河南省中藥資源普查省級管理系統(tǒng)設(shè)計的探討

張飛 馬衛(wèi)峰 陳隨清 蘭金旭 張小波 王慧

摘要 通過深入分析中藥資源普查成果的特征，從省級需求的角度對中藥資源普查成果省級管理系統(tǒng)進行設(shè)計。在WPF框架下采用地理信息技術(shù)，開發(fā)實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的整合、匯總統(tǒng)計、查詢檢索和專題制圖等業(yè)務(wù)功能。系統(tǒng)的建設(shè)有利于實現(xiàn)全省中藥資源成果的一體化管理，為省級中藥資源的合理開發(fā)和利用提供基礎(chǔ)保障。

關(guān)鍵詞 中藥資源; 成果管理; 管理系統(tǒng); 查詢檢索

中圖分類號 S-126? 文獻標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）12-0241-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.063

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Discussion on the Design of the Provincial Management System Based on Chinese Materia Medica Resource Survey Character in Henan Province

ZHANG Fei1，MA Wei feng2，CHEN Sui qing1 et al （1.School of Pharmacy， Henan University of Traditional Chinese Medicine， Zhengzhou， Henan 450046; 2. Beijing Minhoo Technology Co.， Ltd.， Beijing 100018）

Abstract Through the analysis of Chinese materia medica resource survey characters， the provincial management system for Chinese materia medica resource survey results was designed from provincial requirement. Using geography information technology under the Windows Presentation Foundation， the system developed business function of data resource integration， statistics summary， query and search and thematic mapping. The construction of the system was helpful for the integrated management of provincial survey results， and provided protection for development and utilization of Chinese medicinal resources in province.

Key words Chinese medicinal resources;Achievement management;Management system;Query and search

新中國成立以來，我國分別于1960—1962年、1969—1973年、1983—1987年組織開展了3次中藥資源普查，歷次中藥資源普查獲得的數(shù)據(jù)資料為我國中醫(yī)藥事業(yè)和中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要的依據(jù)[1]。在第四次全國中藥資源普查相關(guān)方案和規(guī)范[2-4]的指導(dǎo)下，中藥資源普查充分參考和借鑒其他重大國情國力調(diào)查的成功經(jīng)驗，建設(shè)“中藥資源普查數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)” [5]，通過以空間信息技術(shù)為代表的新技術(shù)應(yīng)用[6]，極大提高了河南省普查的技術(shù)水平、工作效率、數(shù)據(jù)質(zhì)量和成果服務(wù)能力，為河南省中藥資源規(guī)劃管理和生產(chǎn)使用提供全面、準(zhǔn)確、翔實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

然而，第四次全國中藥資源普查自2011年啟動至今，全國各省陸續(xù)分批次開展調(diào)查工作，已經(jīng)持續(xù)了近8年的時間，2020年河南省中藥資源普查工作進入收尾階段。由于各省采用國家統(tǒng)一下發(fā)的“中藥資源普查數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)” 進行數(shù)據(jù)的填報，以及普查方案的多次調(diào)整、普查工作的分批次開展等問題，導(dǎo)致普查數(shù)據(jù)分散于各縣級單位，且不能以省為單位進行集中管理、分析和應(yīng)用，因此各省亟需一個省級管理平臺來實現(xiàn)河南全省中藥資源普查數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整合、入庫、管理和分析。

鑒于此，筆者通過全面分析中藥資源普查成果的特征，基于C/S架構(gòu)設(shè)計模式，設(shè)計和開發(fā)了一套適合省級中藥資源普查成果管理的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以河南省普查數(shù)據(jù)資源整合及數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)為目標(biāo)，最終實現(xiàn)河南省數(shù)據(jù)資源的整合、匯總統(tǒng)計、查詢檢查和專題制圖等功能。該系統(tǒng)的建設(shè)有利于實現(xiàn)河南省中藥資源普查成果的一體化管理，對準(zhǔn)確認(rèn)識河南省中藥資源現(xiàn)狀、科學(xué)指導(dǎo)中藥資源保護與利用、保障河南省中藥行業(yè)的健康發(fā)展發(fā)揮基礎(chǔ)性作用。

1 普查成果特征分析

第四次全國中藥資源普查工作是以區(qū)縣為普查單元，基于空間抽樣技術(shù)[7-9]，每個縣至少需在36個樣地和180個樣方套內(nèi)完成全縣野生藥用植物調(diào)查、栽培藥用植物調(diào)查、中藥材市場調(diào)查、傳統(tǒng)知識調(diào)查和種質(zhì)資源調(diào)查等工作，以準(zhǔn)確獲取中藥資源信息、全面掌握中藥資源狀況。從“縣-省-國家”的角度分析中藥資源普查成果特征，為中藥資源普查成果省級管理系統(tǒng)的建立提供準(zhǔn)確的需求定位。

1.1 成果存儲形式 第四次全國中藥資源普查統(tǒng)一采用國家下發(fā)的“中藥資源普查數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)”作為唯一的數(shù)據(jù)填報入口，普查成果在各級行政單位以不同的形式存儲?？h級單位以本地數(shù)據(jù)包（Access）的形式存儲調(diào)查數(shù)據(jù)，普查成果直接通過網(wǎng)絡(luò)上傳至國家服務(wù)器;省級單位以文件目錄的形式存儲各縣本地數(shù)據(jù)包;國家以大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫（Oracle）的形式存儲各縣調(diào)查數(shù)據(jù)。

1.2 成果查詢能力

由于國家下發(fā)的“中藥資源普查數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)”以縣級普查數(shù)據(jù)采集填報為主，不具備數(shù)據(jù)高級查詢檢索功能，因此無法在省級層面實現(xiàn)對中藥資源成果詳細(xì)調(diào)查信息的快速檢索，以及基于圖片和地圖的高級查詢。而國家面向國家級用戶建立的“中藥資源普查成果展示系統(tǒng)”[10]主要針對成果的統(tǒng)計匯總，不能實現(xiàn)詳細(xì)調(diào)查信息的查詢檢索。

1.3 成果統(tǒng)計手段

目前國家基于B/S架構(gòu)建立的“中藥資源普查成果展示系統(tǒng)”僅針對國家級用戶，按調(diào)查專題進行統(tǒng)計匯總，能夠滿足國家級用戶對中藥資源普查成果的統(tǒng)計匯總。而縣級和省級用戶僅可以通過“中藥資源普查數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)”獲取國家推送的省級匯總結(jié)果，且該結(jié)果只是基礎(chǔ)的匯總信息，這不利于河南省在復(fù)合條件下實現(xiàn)省級成果匯總統(tǒng)計。

1.4 專題制圖能力

第四次全國中藥資源普查工作開展至今，縣-省-國家層面都沒有推出基于地理信息技術(shù)的空間專題制圖[11]業(yè)務(wù)系統(tǒng)及工具軟件，只是實現(xiàn)了傳統(tǒng)統(tǒng)計圖表的制作及地圖上的展示，無法實現(xiàn)空間專題地圖的自動化制作，不能滿足各級單位使用普查成果進行宣傳、著書、刊文等方面的應(yīng)用需求。

2 系統(tǒng)設(shè)計

通過中藥資源普查成果特征分析，采用C/S架構(gòu)設(shè)計了集數(shù)據(jù)整合及應(yīng)用為一體的業(yè)務(wù)化運行系統(tǒng)，通過建立省級普查數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)省級普查成果的匯總統(tǒng)計、查詢檢索和專題制圖等。

2.1 總體框架設(shè)計 系統(tǒng)架構(gòu)采用分層思想設(shè)計[12]，分別從基礎(chǔ)層、技術(shù)支持層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層，組織該系統(tǒng)的框架搭建。其中，基礎(chǔ)層（基礎(chǔ)設(shè)施層）包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、磁盤陣列等，為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的硬件和網(wǎng)絡(luò)支撐。技術(shù)層（技術(shù)支持層）包括運行環(huán)境、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等，提供了基礎(chǔ)設(shè)施正常運行的技術(shù)保障。數(shù)據(jù)層包括地理空間數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化表格數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化多媒體數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等。應(yīng)用層（業(yè)務(wù)應(yīng)用層）是在數(shù)據(jù)層和技術(shù)層的支持下，完成省級中藥資源普查成果的整合、查詢檢索、匯總統(tǒng)計、專題制圖等業(yè)務(wù)工作。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

中藥資源普查成果省級數(shù)據(jù)庫包括地理空間數(shù)據(jù)庫、普查數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫。針對不同的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)組織和存儲時采用不同的策略。空間數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)利用空間數(shù)據(jù)庫引擎存儲到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。結(jié)構(gòu)化調(diào)查數(shù)據(jù)直接以表形式存儲到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中;而非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)文件將采用文件目錄的形式存儲。

2.2.1 地理空間數(shù)據(jù)庫。主要是存放與空間地理位置相關(guān)的各種矢量和柵格數(shù)據(jù)，包括行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、植被類型數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)、坡度數(shù)據(jù)、生境數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。這部分?jǐn)?shù)據(jù)一方面作為調(diào)查底圖使用，另一方面是中藥資源普查野外調(diào)查方案制定的主要參考依據(jù)。

2.2.2 普查數(shù)據(jù)庫。主要是存放與普查相關(guān)的各種調(diào)查表格數(shù)據(jù)，包括野生藥用植物調(diào)查數(shù)據(jù)、栽培藥用植物調(diào)查數(shù)據(jù)、中藥材市場調(diào)查數(shù)據(jù)、傳統(tǒng)知識調(diào)查數(shù)據(jù)、種質(zhì)資源調(diào)查數(shù)據(jù)、臘葉標(biāo)本和藥材樣品調(diào)查數(shù)據(jù)等。這些調(diào)查表格數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化的形式存儲于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，便于高效的查詢檢索和統(tǒng)計匯總。

2.2.3 多媒體數(shù)據(jù)庫。主要是存放在普查過程中記錄的海量多媒體資料，包括生境照片、群落照片、植物個體照片、藥材照片、標(biāo)本照片、工作照片、工作視頻、取證視頻等。這些數(shù)據(jù)一方面作為成果展示的主要媒體材料，另一方面為植物標(biāo)本鑒定提供主要的依據(jù)。

2.2.4 元數(shù)據(jù)庫。元數(shù)據(jù)是一種用于描述數(shù)據(jù)資源的數(shù)據(jù)，可用于描述數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量及其特征等信息。中藥資源普查元數(shù)據(jù)庫主要包括地理元數(shù)據(jù)、調(diào)查元數(shù)據(jù)和統(tǒng)計元數(shù)據(jù)3大部分，以此實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的有效存儲和管理。

2.3 業(yè)務(wù)功能設(shè)計 中藥資源普查成果省級管理系統(tǒng)主要圍繞4大業(yè)務(wù)功能模塊展開設(shè)計，包括數(shù)據(jù)整合、查詢檢索（以圖查圖）、匯總統(tǒng)計、專題制圖。

2.3.1 數(shù)據(jù)整合。

深入分析國家“中藥資源普查填報系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)上傳和匯總機制，實現(xiàn)各版本縣級調(diào)查數(shù)據(jù)包的智能識別，自動將各縣的中藥資源調(diào)查數(shù)據(jù)進行抽取、清洗、轉(zhuǎn)換、合并等，最終將全省調(diào)查數(shù)據(jù)整合入庫。針對藥用植物資源調(diào)查數(shù)據(jù)量大、計算時間長的特點，通過在數(shù)據(jù)整合階段完成計算，以便后續(xù)查詢及分析的快速應(yīng)用。

2.3.2 查詢檢索。系統(tǒng)支持對各專項調(diào)查成果的模糊查詢和高級查詢，包括藥用植物查詢、中藥材市場查詢、標(biāo)本查詢、傳統(tǒng)知識查詢、種質(zhì)資源查詢等，實現(xiàn)普查詳細(xì)信息的查看。

同時在傳統(tǒng)專題查詢的基礎(chǔ)上，提出圍繞“地圖”和“圖片”為主題的2種查詢新模式，即一方面（以圖查藥），在空間地圖上快速定位藥用植物在全省的調(diào)查位置，通過位置瀏覽詳細(xì)普查信息，如代表區(qū)域、樣地、數(shù)量、重量及標(biāo)本等調(diào)查信息;另一方面（以藥查圖），通過輸入藥材名稱或藥材照片，快速檢索出與該藥材相關(guān)的所有普查照片，包括植物群落、生態(tài)環(huán)境、植物個體、入藥部位、臘葉標(biāo)本、藥材樣品、地貌等照片。

2.3.3 匯總統(tǒng)計。

通過準(zhǔn)確掌握中藥資源普查蘊藏量計算核心算法和關(guān)鍵參數(shù)[13-14]，采用樣株法分區(qū)域計算中藥資源的適生面積、單位面積蘊藏量、總蘊藏量等信息。采用多指標(biāo)、多模式的方式進行成果匯總統(tǒng)計，最終全面掌握全省的中藥資源狀況，包括藥用植物名錄、野生藥用植物蘊藏量、標(biāo)本采集量、中藥材市場儲量等，并以統(tǒng)計圖表的形式進行展示。

2.3.4 專題制圖。為了滿足省級普查成果的應(yīng)用需求，以所見即所得的直觀形式在空間地圖上展示普查統(tǒng)計成果，類型上包括數(shù)量分布、位置分布、密度態(tài)勢分布圖等，內(nèi)容包括蘊藏量分布圖、藥用植物分布圖、調(diào)查密度態(tài)勢圖等。系統(tǒng)基于ArcGIS Rutime組件庫，通過動態(tài)加載各種專題制圖模板，自動實現(xiàn)空間制圖的符號渲染和裝飾。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

中藥資源普查成果省級管理系統(tǒng)，采用Visual C#語言的面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，通過ADO.NET數(shù)據(jù)訪問技術(shù)連接MySQL數(shù)據(jù)庫，在WPF用戶界面框架下基于ArcGIS Runtime組件庫進行開發(fā)。ArcGIS Runtime[15]是一個輕量級的地理信息桌面開發(fā)產(chǎn)品，具有部署簡單、展示迅速、體驗好等特點。

系統(tǒng)經(jīng)過功能和性能測試后，能夠在主要流的Windows平臺上完成省級中藥資源普查成果的管理。采用已開展中的普查調(diào)查縣的普查數(shù)據(jù)進行測試，測試結(jié)果顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合速度快、查詢和匯總結(jié)果精準(zhǔn)、專題制圖能力強。系統(tǒng)部分業(yè)務(wù)功能模塊的操作過程和結(jié)果見圖2～4。

4 結(jié)語

系統(tǒng)在深入分析中藥資源普查成果特征的基礎(chǔ)上，在微軟用戶界面框架下采用地理信息技術(shù)，通過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有效管理省級海量普查數(shù)據(jù)，實現(xiàn)普查成果的快速查詢檢索、匯總統(tǒng)計和專題制圖。其中，數(shù)據(jù)整合是支撐條件，匯總統(tǒng)計是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，查詢檢索是基礎(chǔ)服務(wù)，專題制圖是提升服務(wù)。

隨著第四次中藥資源普查的推進和成果的陸續(xù)提交及普查工作的結(jié)束，系統(tǒng)將逐步全部接收河南省內(nèi)各個縣（市）級成果入庫，達到了系統(tǒng)設(shè)計的既定目標(biāo)，完全滿足河南省中藥資源普查數(shù)據(jù)資源的整合、匯總統(tǒng)計、查詢檢索和專題制圖等各項業(yè)務(wù)需求。但是隨著全省海量數(shù)據(jù)的全部入庫，系統(tǒng)的運行效率面臨了極大的挑戰(zhàn)，需要在下步工作中進行優(yōu)化，另一方面隨著webgis技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)的web化設(shè)計開發(fā)也將成為今后中藥資源普查成果管理和展現(xiàn)的方向。

河南省中藥資源普查成果省級管理系統(tǒng)的建立，是全省中藥資源普查信息化工作的基礎(chǔ)和面向各種業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)的基本窗口，又將為河南省的中藥資源合理利用和規(guī)劃管理提供全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障，同時也可為其他省份將要開展的省級普查管理系統(tǒng)提供參考。

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