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面向旅游安全的地质灾害数据协同服务技术架构研究

姚丹丹  
【摘要】:旅游,是人类在地球表面的一种活动,涉及到旅游地理空间定位、旅游景区地质环境监测管理、旅游地质灾害监测预警、旅游交通道路导航服务等,需要利用地球探测与信息技术领域相关的理论、方法和技术去解决所面临的各种问题。我国旅游资源丰富,旅游景区大多位于风景独特的山地和沿海地区。多变的气候和独特的地理环境极易引发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。这些旅游安全问题对我国旅游业的发展影响巨大,给全国人民生命安全和财产造成严重威胁。另外旅游中的驾车交通安全、地质灾害险情预警和发布等安全问题需要引起大家的重视。因此,研究旅游安全领域的信息管理,特别是地质灾害数据的信息管理至关重要。结合遥感、地理信息系统、现代信息处理技术,对旅游资源中自然地理资源的特点、位置、布局等方面进行合理开发,科学解决旅游资源利用中存在的资源浪费和地质灾害等隐患。对旅游地的地质灾害数据管理进行研究,既为旅游信息的全面管理提供支持,也为旅游信息化管理中的位置服务以及旅游应急救援等的开展奠定了坚实的基础,保障了旅游的可持续发展。在大数据时代,云计算、物联网、移动互联网、“互联网+”等技术的发展,促进了旅游产业的发展,游客也从组团的形式向散客、自驾游发展,旅游行业需求就变成个性化需求,数据量也随之剧增。旅游安全中涉及的数据,特别是地质灾害数据,具有数据类型多样,数据量大,数据变化快等特点,难组织、难调度、难统一管理。需要各种旅游数据资源协调和整合,旅游信息管理和旅游服务面临着巨大挑战。传统的旅游系统构建管理方法已不适用,需要以数据的思维,协同服务的方式来构建面向数据的体系结构。解决具有空间信息特点的旅游数据整合、旅游监管、旅游信息交换与共享、旅游服务协同等问题。目前在以下方面还存在一些问题。1、地质灾害影响旅游可持续发展,地质灾害数据管理势在必行。旅游中地质灾害数据属于大数据的一种,它们大多来源于遥感影像数据和传感器监测数据,数据量大、类型多样。地质灾害具有群发性、链式反应等特点,导致数据在地质灾害发生的物理过程中需要实时监测、实时发布。背包游、自驾游等旅游形式的发展使得游客对于旅游途中的交通气象数据、位置服务数据、地质灾害数据等需求增加。在旅游安全中,地质灾害数据对实时性、预测性要求极高,加大了管理难度。地质灾害的突发性、毁灭性对旅游景区、游客威胁极大。所以地质灾害数据管理势在必行。2、大数据时代旅游数据协同服务问题急需解决。互联网特别是移动互联网的发展,丰富了旅游数据来源。旅游服务中的景区气象查询、交通道路查询、酒店信息查询等都需要网络世界数据和物理世界数据等旅游数据共同协调。位置服务在旅游服务中占据重要地位,提供服务的前提就是旅游交通数据、政府信息数据和住宿餐饮等数据的协同。3、旅游资源系统建设“孤岛”问题日益凸显。目前景区、政府、企业系统建设都是从各自的利益角度出发,系统架构、数据类型不同,导致各个系统间的数据无法进行共享、交换,变成一个个“孤岛”。不仅增加了建设成本,也浪费了数据资源。亟需构建一个能够实现旅游数据融合、资源充分共享的旅游信息管理系统。本文针对旅游地质灾害等数据在共享管理和协同服务等方面应用存在的问题,以旅游地质灾害数据在协同服务提供中的应用为研究对象,依托国家自然科学基金项目“客户端聚合服务的空间信息网络服务模式研究”和国家发改委专项“基于北斗导航的智慧旅游、智能公共交通系统”等课题,以课题组前期研究成果DOA(Data Oriented Architecture)架构为基础,对“面向旅游安全的地质灾害数据协同服务技术架构研究”相关的理论观点、关键技术、架构等内容展开研究。本文的主要研究内容如下:1、研究大数据时代下考虑了地质灾害的旅游信息管理系统的构建方法大数据时代旅游行业数据具有海量、异构、多源等特点,特别是地质灾害数据。旅游安全问题需要考虑数据的实时性、预测性、异构性等特点,旅游数据的管理面临巨大挑战。传统的系统架构已经不能满足日益增长的数据管理需求,需要新的旅游信息管理系统构建方法。研究大数据时代的数据观点,数据是连接虚拟世界和现实世界的纽带。课题组提出的G/S模式以客户端聚合服务的形式解决了用户数量和访问并发数增大到一定程度时,服务器聚合服务的效率会下降的问题。在大数据时代,G/S模式演变为面向数据的架构DOA,研究分析其架构组成和特点等。进而研究DOA平台架构。实现大数据时代下考虑地质灾害的旅游信息管理系统构建方法。2、研究旅游数据分类及组织管理旅游数据中的地质灾害数据有遥感数据、监测数据、网络数据等,类型多样,结构复杂。数据分类是数据进行组织管理的前提。研究数据分类,根据旅游数据的用途分为不同的数据集。研究旅游数据的本体模型构建,采用类的概念,对不同的旅游数据建立本体模型。研究旅游数据知识库的构建,通过OWL进行表达,在统一表达本体模型支持下,建立旅游资源知识库。基于旅游资源和旅游安全专题的语义环境与应用场景构建面向领域的知识库,实现知识的形式化表达。在数据注册中心的支持下,研究旅游数据的组织管理。3、研究面向数据的旅游数据协同服务模式研究面向数据的协同服务需求。研究协同服务的工作模式,从数据的采集、传输、分析、挖掘、融合等数据处理过程,研究数据注册、数据检索、数据存储、数据挖掘、数据可视化等关键技术。研究旅游数据的协同服务规范,包括旅游行业数据标准规范,旅游协同服务元数据和旅游协同服务标记语言。4、研究基于DOA的旅游地质灾害数据协同服务架构研究基于DOA的旅游地质灾害数据协同服务机制。研究旅游安全领域数据的协同服务管理,包括旅游数据注册中心,旅游数据权限中心,旅游数据异常中心。研究旅游地质数据协同服务的架构,首先建立基于DOA的协同服务的总体架构,研究旅游协同服务标记语言TCSML,包括标记语言的语法设计和功能设计。最后以位置服务的应用形式实现基于DOA的旅游数据协同服务体系架构的功能。5、研究并构建基于DOA的旅游地质灾害数据协同管理系统以位置服务作为协同服务的一个具体实现,基于DOA的旅游数据协同服务体系架构,设计构建一个旅游地质灾害数据协同管理系统。研究旅游行业中遥感影像数据与地质灾害数据等有关的数据采集、高效存储等关键技术。研究时空关联数据的集成展示,研究地质灾害数据的协同服务。论文主要取得以下创新点和成果:1、提出了一种基于DOA的旅游数据协同服务机制区别与传统的协同服务,本文提出一种基于DOA的旅游数据协同服务机制,它是面向旅游数据的协同服务,从数据出发,以数据为核心,打破系统的界限,通过跨系统的不同来源旅游数据的协同,如景区周围地质灾害数据、气象数据、交通路线的地质环境数据等。在数据管理中心的支持下,按照数据交换和共享标准,共同为旅游应用单元提供协同服务。通过数据交换和共享标准对数据进行从数据层到应用层的管理。解决旅游数据的获取、传输、分析、处理、挖掘、融合等过程中存在的数据获取难、分析处理难、组织管理难等问题,实现信息的共享和交换。其中数据层采集传输存储的数据通过数据交换和共享标准,以元数据的形式在平台层进行注册等管理,包括数据的权限、数据调度等方面。应用层则把平台层统一管理的数据进行数据分析挖掘等,为不同行业不同系统的具体应用的实现提供相应的服务。2、提出了一种DOA下的旅游数据本体模型构建方法旅游数据来源广泛,如地质灾害数据、气象数据、传感器数据,这些数据类型多样,结构复杂,需要梳理不同类型旅游数据实例,建立本体模型。本文提出一种DOA下的旅游数据本体模型构建方法,通过分析不同类型的旅游资源,建立覆盖多种资源的分类体系。其本体模型包括但不限于ID、标题、主题、类型、关键字、时间、位置、简述、来源、相关多媒体信息等。在DOA架构下,形成旅游数据资源统一表达本体模型,支持数据管理中心对不同类型的旅游资源管理。在此基础上,构建不同旅游资源类型的关联关系,表达不同主题,支持旅游数据的不同应用。3、构建了一种基于DOA的旅游大数据协同服务系统框架现有系统架构大都是在传统的面向业务的思想上构建系统,一旦业务需求有变化,整个系统都得推倒重来。已经不能适应大数据时代对系统技术架构的需求。旅游安全问题中的地质灾害数据作为大数据的一种,具有4V+C的特性。数据的整合管理等问题就可以通过DOA架构来解决。本文构建一种基于DOA的旅游大数据协同服务系统框架,以旅游协同服务标记语言TCSML为纽带,实现协同服务机制。该框架是旅游协同服务模式与DOA的结合,核心由数据层、平台层和应用层三个部分组成。利用数据资源池和数据生态系统的思维,对旅游数据和应用进行管理。以数据为核心,采用面向数据的思想,整合管理异构、多源、多维、多类型的大数据,碎片化小应用构建大系统,适应了大数据时代的数据思维。该框架利用来自不同系统的旅游地质灾害数据、政府数据、景区数据等,通过旅游大数据的协同服务,为旅游行业的企业个人等提供相应的个性化应用服务,如位置服务、地质灾害信息发布、应急救援等。本文主要取得的成果如下:在课题组前面研究的G/S模式和面向数据的架构DOA的基础上,在大数据时代的背景下,结合旅游信息化发展,利用云计算技术、物联网技术、遥感技术等,研究了旅游不同来源数据协同服务的标记语言TCSML、机制、总体框架等,构建了一个面向旅游安全的地质灾害数据协同服务系统框架。在旅游安全领域,在该框架下围绕位置服务,以研究区域旅游安全领域数据的协同实现旅游地质灾害数据的不同服务功能。


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