作品简介
一、背景与意义
随着旅游业的快速发展与人们对旅行质量要求的提升，旅游者对旅游服务的内容要求也越来越高，其中的旅游导航便是一项需求率极高的服务。然而传统的导航服务多是基于时间或距离成本进行网络分析而提供的路径设计，极少考虑其他复杂情形。现实中，游客的时间与精力往往是有限的，通常情况下无法完整地游览完景区内的所有景点，在此情况下，游客往往希望依据自己的偏好进行景点选择进行游览，比如对景观美学的需求。与此同时，旅游景区常以美、奇、险等吸引游客，但一些景点在较差的天气状况下往往存在自然灾害隐患，游客可能因为不了解景点安全性或者通讯信号较差而面临危险，因此，游览景点的安全性也常常是游客需要考虑的因素。当前，许多景区都缺乏基于游客偏好旅游路线设计服务，难以满足游客的实际需要，因此提供基于用户偏好的个性化游览线路设计与推荐非常必要。
本作品以世界自然遗产广东丹霞山为研究对象，通过对景点的美学价值和安全性进行分析，结合用户需求设计的旅游路线，这能够更好地解决上述问题并满足用户的个性化需求，提高旅游服务质量，提升景区旅游形象。
二、设计思想
需求分析：
根据现有文献分析和实地调查，当前景区的旅游导航服务存在以下问题：
1、现有产品只考虑交通状况或时间成本，缺少对游客游览过程中体验感与景观美感进行分析；
2、景区内部推荐线路灵活性较低，可供用户选择余地较小；
3、部分自然景观点通讯信号较弱，难以接收地质灾害提醒信息或在遇险时进行求救。
针对以上情况，我们的设计思想是将用户偏好（美学价值、安全性）加入网络属性，综合考虑时间或距离成本进行网络分析，求解最佳路径。
总体设计思路：基于视域分析、缓冲区分析、网络分析等工具建立美学价值评价和安全性评价体系，采用GeoSence Pro模型构建器和Arcpy二次开发脚本工具进行功能实现。通过用户自主选择美学价值评价指标权重和游览景点，结合景区内不同景观点与道路的安全性评价提供安全性较高，符合用户观景偏好的旅游路线规划方案。为更好地保障用户的人身安全，我们采用爬虫实时更新天气状况，综合考虑降雨对地质灾害易发程度的影响进行最优旅游路线的推荐。所有优化成果均采用自动化方式生成专题图，并在弹窗中可视化呈现，高效解决游览路线的安全性评价和基于用户决策的美学价值评价问题。
图1 作品总体流程图
三、主要功能
（一）基于用户决策的景区美学评价
由于景区内固定推荐线路无法满足不同人群的观赏需求，为了给游客带来更加契合个人偏好的旅游路线，我们选取了五个评价因子作为美学价值评价的指标，分别为植被覆盖度，植被多样性，水体可见性，远观点可见性，地形陡峻度。首先计算出五个评价指标，再由用户根据自己的喜好，选择出四个指标进行排序赋予权重，最终通过加权计算出美学评价指数。
1、计算渔网内五个评价指数
根据输入的景区范围，创建200*200的渔网作为计算单元，由于各个指数的取值范围与单位不同，在将指数进行综合评价前，需要对指数进行归一化处理，处理方法为最大最小值法。
植物覆盖度与植被多样性指标以土地利用类型数据为基础，通过自然植被面积与渔网面积的比值，计算出每个渔网的植被面积占比及落入渔网内的植被种类数量；水体可见性与远观点可见性指标是以土地利用类型栅格、远观点及DEM数据为对象，通过视域工具分析水体与远观点的可视域，从而计算每个渔网内可看见的水体点个数及远观点的可视性；地形陡峻度指标是以研究区域DEM数据为基础计算每个格网的地形起伏度和平均坡度。
2、用户根据自己的喜好，选择出四个指标进行排序
利用脚本工具生成弹窗，让用户在弹窗对计算得到的五个指标进行选择并排序，弹窗如图3所示。
图2 景区美学评价模型
图3 用户选择弹窗（a）用户未选择指标时的弹窗
图3 用户选择弹窗（b）用户选择指标后并排序的弹窗
图4 美学评价成果图
（二）游览路线安全性分析
由于自然景区受天气影响易发地质灾害，处于对游客自身安全的考虑，我们将实时天气作为安全性分析的主要影响成分，选取地质灾害易发程度以及通讯信号强弱程度两个一级指标作为景区安全性评价体系的条件。其中地质灾害易发程度分为以下五个二级指标：地质灾害强度、地形地貌条件（包含坡度条件与相对高差条件）、植被覆盖度以及人类工程强度条件。根据天气状况计算一级指标权重，利用主成分分析得出二级指标权重，计算得出安全性成本栅格，各级指标权重的计算。
1、各级指标权重的计算
一级指标的权重由爬虫得到的天气状况确定，我们利用python爬虫获得当天日期以及前一日的天气状况，并依据危险级赋予权重（一共分为四个危险级：暴雨、特大暴雨、大雨转暴雨等暴雨天气为第一危险级；大雨、中雨、雨夹雪等降雨天气为第二危险级；小雨、阵雨、雾等天气为第三危险级；多云、阴、晴等未降雨天气为第四危险级）。
二级指标权重在对数据规范化后进行主成分分析，用最大方差法进行旋转，得到主成分总方差解释表和主成分载荷系数表，最终计算得出各指标的权重。
2、各评价指标的处理
地质灾害强度指标通过对灾害点进行点密度分析，对得出的结果进行重分类处理获得强度值；地形地貌条件指标则由DEM数据计算坡度，并进行分区统计获取每个渔网单元内的相对高差与坡度结果；植被覆盖度指标以土地利用数据为分析对象，统计落入每个渔网单元内的植被面积，从而计算出单元内的植被面积占比；人类工程强度指标通过对道路数据和建筑数据分别建立三级缓冲区并赋予影响值，最终统计每个渔网内的平均影响值；通讯信号强弱指标将dem数据提取到路段后转为3D要素，接着执行天际线及天际线图工具得出天空可见百分比；对出现的异常数据点作圆，依据圆心与不同方向的高程差进行可见性调整，最后对每个条件计算出的结果（栅格数据）进行重分类（5类）从而统一度量。
图5 安全性评价模型
图6 安全性评价成果图
（三）基于用户偏好选择旅游路线
我们基于用户主动选择游览的景观点及希望重点体验的风景类型，综合考量出行安全保障与景区美学分析两个方面，定制个性化、更安全、能够满足用户观赏需求的旅游路线规划设计。线路的规划设计阶段以网络分析为主要途径，同时考虑景区内部道路等级和出行方式，以景区入口作为起点，由用户自行选择感兴趣的景观点作为中间的停靠点和目的地，求解出最优路径。
图7 用户选择景观点界面（a）打开时界面
图7 用户选择景观点界面（b）选择时界面
图8 基于用户偏好选择旅游路线的求解模型
图9 基于美学评价的路线设计
图10 基于安全性评价的路线设计
图11 基于美学和安全性综合分析的路线设计
四、特点
实用性：该作品切合现在自主出游的潮流，既科学地对景区的安全性和美学价值进行评价，又结合用户主观的想法对景观点进行选择，可以较好地满足用户出行在个性化路线服务方面的需求。
可更新性：本作品通过爬虫实时爬取天气数据，针对不同的天气状况进行路线安全性分析，能够更好地保障游客生命安全。
便捷性：作品采用Arcpy的二次开发脚本工具和地理模型构建器相结合，相比于单一使用模型，运行时更加高效便捷，同时提供了用户自定义选择参数的功能，易于使用。
可视化：本作品最终成果图可由脚本自动制作，并采用弹窗的形式可视化呈现，同时把规划的路径进行高亮显示，使结果更直观地展示给用户。
五、展望
本作品可为游客提供景区内自主选择景观点的个性化旅游路线，同时选出游客认可的美学价值更高、安全性更强的更优路线，弥补了现有旅游路线规划设计产品中大多只考虑交通状况、时间成本及路径距离，缺少对游客游览过程中体验感与景观美感的考虑的单一性，更加符合现在的“个性化”体验要求。
在数据更加全面和完善的情况下，本作品中的指标种类可以更加多元、完善程度可以更高，提高实际应用的完善性。例如结合旅游的舒适性、趣味性等不同要素，规划出可选空间更大、出行方式更自由的路线。