贵州喀斯特洞穴旅游资源信息化服务平台框架构建设计

1引言洞穴是大自然赐给人类的宝贵财富[1],是地球自然景观的一个重要组成部分,亦是一种具有多方面价值的、不可再生的国土资源。洞穴形成之后便是一个环境相对稳定的地下空间,它与地面存在着特殊的物质与能量交换关系,由于洞穴特殊的环境条件,洞内保存有大量的洞外环境中难以保存的多种信息,是研究岩溶发育史、环境变迁、气候变化、人类文化和生物进化的重要场所。有些洞穴内发育有各种次生化学沉积物,具有旅游开发价值。此外,洞穴还有储藏、军事、医疗等用途。与许多学科的发展不同,洞穴研究的深入主要是由地下洞穴探险活动推动的。洞穴探险实践与洞穴科学研究相结合,一般的洞穴爱好者与洞穴科学家相结合的关系,有力地推动着洞穴学的发展。作为一门综合性的自然科学,洞穴学在60多年来迅猛发展,现已发展到包括洞穴水文地质[2~4]、洞穴形成与演化[5~7]、洞穴次生化学沉积物[8]、洞穴气候、洞穴环境[9]、洞穴考古、洞穴生物[10]、洞穴开发与资源保护[11]以及洞穴探测与制图[12~16]等相当丰富的研究内容和学科分支[17]。洞穴的研究不仅具有重要的科学意义,而且在国民经济中具有重要的实用价值。喀斯特洞穴以其玲珑剔透、千姿百态的钟乳石类沉积景观和幽静深远的洞穴环境,在全世界范围内已成为一种极其重要的旅游资源等。中国不论在洞穴分布的面积上、发育的数量上、洞穴系统的规模及形成历史的时间长度上,还是在洞穴次生化学沉积物的形态种类和洞穴景观的旅游价值上,均处于世界洞穴大国的地位,但也是探测程度较低的国家之一[18]。特别是以贵州高原为中心的中国南方喀斯特地区,广布的碳酸盐岩和湿热的季风气候,为洞穴发育提供了优越的物质基础和水动力条件,其喀斯特洞穴的演化发育过程具有较好的典型性与代表性,但洞穴旅游发展程度相对较低,知名度不高,贵州“洞穴王国”这一优势在旅游业中并未充分体现出来。同时洞穴的神秘性为冒险者提供了在黑暗未知的地下世界爬行的体验,正受到越来越多的追捧。洞穴探险若要在我国民间普及,贵州具备良好的技术基础条件,洞穴探险与洞穴潜水两项旅游运动的开发,将成为贵州旅游的新特色,势必成为贵州旅游经济中的新增长点。在信息技术迅猛发展的今天,网络作为新的旅游信息平台,为旅游业的发展提供了新的契机,利用信息化对传统旅游业加以改造提升已经刻不容缓。洞穴旅游作为一种面向世界的朝阳经济产业,迫切需要一种公共的技术及信息服务平台,来整合优化配置地表、地下的旅游景观,为景区和游客之间架起一座资源共享的桥梁。同时,运用信息技术协调洞穴旅游开发与保护之间的关系,简化洞穴管理和保护工作,为洞穴科学研究提供必要的辅助已成为大势所趋。结合以上需求以及现有工作基础,研究拟通过制定相关标准规来规范喀斯特洞穴调查与编录,构建喀斯特洞穴信息数据库,结合贵州省大数据产业与智慧旅游发展的契机,建设贵州喀斯特洞穴旅游资源信息化服务平台,实现资源信息共享并提供应用服务,是贯彻落实“国发2号文件”和贵州省“5个100工程”的重要途径,是实现贵州喀斯特旅游资源国际影响力快速提升的重要步骤,将有利于促进洞穴资源科学和合理的开发利用,整合聚集国内外喀斯特洞穴研究人才,进一步提高我国洞穴科学研究在国际上的地位。2贵州喀斯特洞穴探测历史及现状贵州喀斯特洞穴的探测历史,最早可追溯到360多年前中国明末著名的旅行家、地理学家、喀斯特地貌和洞穴学家徐霞客。1638年3月起,徐霞客从广西南丹进入贵州,历时一个多月,考察了贵州的喀斯特地貌及风土人情,其中,洞穴的考察尤其详细[19]。而解放前从清朝到20世纪40年代,除了贵州各县志对洞穴有资料性的记载外,对已洞穴为专题的研究报道几乎未见。新中国成立后,贵州的洞穴探险与生产建设和科学研究紧密结合在一起,主要集中在水利水电建设、交通建设、水文水资源开发利用、农业地理调查以及考古研究中洞穴的考察研究。自1985年起,贵州省山地资源研究所、贵州师范大学以及中国科学院地质研究所先后与国际洞穴组织在贵州联合开展了大规模的洞穴科考,拉开了国际合作的序幕,并取得了丰富的成果[20~23],相继在贵州发现了一些深长大洞穴系统,为所在区域的地质科学研究、旅游资源开发提供了十分宝贵的资料。同时有力的推动了贵州洞穴资源的调查与测绘工作,提高了贵州洞穴的调查研究程度[24]。其中,绥阳双河洞就是贵州省山地资源研究所先后和日本洞窟学会、法国洞穴联盟青年洞穴潜水协会历经26年的成果,并于2004年成功申报国家地质公园,截至2014年12月,双河洞系统以161.788km继续领跑中国第一长洞;1987年探测的织金洞(打鸡洞)被《中国国家地理》杂志评为中国最美洞穴,2015年成功申报世界地质公园,如今洞内无线网络覆盖,为洞穴智慧旅游做好了铺垫;1985年探测的龙宫,已然和黄果树瀑布组成了贵州喀斯特旅游的一张名片;1989年在紫云格必河发现的苗厅誉为“中国第一大洞厅”,2014年中、英科学家带上精密的3D激光扫描仪再次前往测量,苗厅最终被确认为“世界上容积最大的洞室”,考察报告刊登在《美国国家地理》杂志上。现代洞穴探险国际合作不仅逐渐揭开了贵州地下神秘世界的面纱,并且使世界上的洞穴研究者和探洞爱好者认识了贵州,提高了贵州洞穴的知名度,其中不少洞穴被开发为旅游景点,成为贵州经济社会发展新的增长点。但贵州省至今还未形成一整套喀斯特洞穴资源数据的共享平台,缺乏对外宣传的窗口,成为阻滞贵州省洞穴资源合理开发与保护利用的瓶颈。3贵州喀斯特洞穴旅游资源信息化产业发展的契机当前贵州旅游业发展正处于优越的政策环境之下:国务院《关于进一步促进贵州经济社会又好又快发展的若干意见》(国发[2012]2号)明确了把贵州省建设成为全国“旅游发展创新区”作为贵州发展的重大战略之一;2013年省委省政府决定实施“5个100工程”作为实现贵州又好又快发展的主要抓手,其中重点“打造100个旅游景区”成为贵州省实施“5个100工程”的主要内容之一;《中共贵州省委贵州省人民政府关于加强科技创新促进经济社会更好更快发展的决定》(黔党发[2011]27号)指出要大力发展我省特色优势产业,围绕我省烟、酒、茶、药、旅游等特色优势产业,整合科技资源,以突破关键技术、共性技术、关联技术为重点,推动特色优势产业创新成果应用和产业技术升级。这一系列利好政策既明确了贵州省旅游的主体地位,又在科技创新方面提出了更高的要求。现代社会网络化、科技化的发展程度越来越高,信息技术已经被运用到旅游产业的很多环节,如雨后春笋般建立起来的各大旅游咨询网站、智能手机移动终端的旅游应用、二维码电子门票、酒店预订、机票预订、线路规划、电子导游等都是典型的代表,可见信息科技成为了旅游产业实现可持续发展的重要力量。国家旅游局在《中国旅游业“十二五”发展规划纲要》中就提出“以旅游信息化建设为引领,加强现代科技技术特别是信息技术在旅游业中的广泛应用,推进旅游产品和服务的升级,满足多样化的现代需求”。旅游产业发展已经成为贵州省级发展战略,贵州省正在全力落实全省旅游规划工作,3万亿元投资助力“国家公园省”建设,全省旅游行业智慧旅游建设蓬勃开展。喀斯特洞穴作为贵州最重要的特色旅游资源之一,是未来信息化旅游发展的重要载体。4贵州喀斯特洞穴旅游资源信息化产业发展的契机结合贵州近30年来中外联合科考积累下来的宝贵经验,集成喀斯特洞穴探测、数据存储及挖据关键技术,规范洞穴调查与编录工作,构建喀斯特洞穴信息数据库,并充分运用现代空间技术、互联网技术和物联网技术,搭建贵州喀斯特洞穴旅游资源信息化服务平台,根据公众需要提供相应的技术服务,从而实现将现代信息技术与旅游业相结合,给传统的洞穴游览增添新的动力。4.1喀斯特洞穴数据采集及图形表达技术规范洞穴勘测所得的数据和图形是调查和探险活动被公认的基础和依据。国外许多国家和地区都十分重视对洞穴资源的调查和编录工作,但贵州洞穴资源的综合调查研究、归类汇总、建库[25]等工作滞后,洞穴资料分散而凌乱,整个洞穴资源“家底”仍然不清楚,探洞技术和方法有待提高和规范,洞穴数据采集与图形表达规范标准不统一,一系列技术规程和标准有待研发和制订。因此,首先要总结或改进世界喀斯特洞穴资源探测先进技术,研制喀斯特洞穴数据采集及图形表达技术规范,促进洞穴勘测规范化操作以及数据共享,规范贵州乃至全国其它喀斯特地区洞穴调查与编录工作。4.2不同来源、不同软件平台下洞穴图绘制数据之间的转换研究长期以来,喀斯特洞穴资源调查内容分散而凌乱,并多重复性工作,成果不利于合理共享。因此首先要广泛收集各种资料,包括论文、专著、报告、网络、媒体等,然后统一分类整理,并研究它们如何转换到Skyline平台将是构建数据库工作的基础。4.3洞穴资源空间信息数据库规范构建以喀斯特洞穴空间分布为基础,以岩溶洞穴学先进理论为指导,以地质观察研究为基础,采用GIS技术支持,利用广泛搜集的资料,合理选取洞穴资源特征属性信息,依托Skyline平台,规范构建喀斯特洞穴信息数据库。记录内容包括洞穴位置、地貌部位、地质背景、规模特征、景观特征、科学研究、文献资料和照片等。4.4喀斯特洞穴数据库管理应用与数据挖掘运用构建的洞穴空间信息数据库进行有效、快捷的信息查询,同时叠加地形图、水文地质图、遥感影像图和交通图等进行空间分析,可宏观分析洞穴空间分布规律、水资源开发利用价值、旅游开发与保护途径、资源优化配置方案等。4.5贵州喀斯特洞穴旅游资源信息化服务平台建设充分利用现代空间技术、互联网和物联网技术,结合贵州省“洞穴王国”的省情及资源开发利用的实际需求,建立一套面向公众的贵州喀斯特洞穴资源信息化服务平台,向客户端提供技术服务,满足大众科普、洞穴科学研究、资源合理开发利用与优化配置等各类工作需要(图1)。5结语喀斯特洞穴是贵州特色旅游最重要的名片之一,在国内外享有较高的知名度,成为世界喀斯特旅游的重要目的地。传统的洞穴旅游显