新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統設計與實現△

孫成忠，李曉瑾，陳國嶺*，賈曉光，郝振國，楊澤東，王果平

(1.中國測繪科學研究院，北京 100039；2.新疆維吾爾自治區中藥民族藥研究所，新疆 烏魯木齊 830002)

新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統設計與實現△

孫成忠1，李曉瑾2，陳國嶺1*，賈曉光2，郝振國1，楊澤東1，王果平2

(1.中國測繪科學研究院，北京 100039；2.新疆維吾爾自治區中藥民族藥研究所，新疆 烏魯木齊 830002)

藥用植物標本作為藥用植物信息資源的實物載體，對中藥教學、科研具有重要價值。如何實現藥用植物標本的信息化管理和可視化表達，一直是中藥資源標本管理者需要解決的問題。本文主要闡述了新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統的設計與實現，詳細闡述了該系統建立的技術路線、系統框架和系統功能。

藥用植物標本；管理系統；數據庫；標本可視化

藥用植物資源是中藥產業得以存在、發展的重要物質基礎之一，藥用植物標本作為藥用植物信息資源的實物載體，對中藥教學、科研具有重要價值。目前，全國中醫藥相關部門存放著大量的中藥資源標本，主要的存放方式大多數還是傳統的存放方式(柜子存放)，標本館的日常維護及管理大多也是采用常規的管理手段，檢索和查詢的效率很低。再者，在日常使用中極易造成標本破壞，使珍貴的標本遭到不可彌補的損壞。

進入21世紀，隨著信息技術的快速發展，國內植物標本存放單位已經開始進行數字標本館的建設，最典型的代表是中國科學院植物研究所建設的“中國數字植物標本館”；在中藥資源領域，江西中醫藥大學建設的江西藥用植物標本網絡數據庫和四川省中醫藥科學院建設的藥用植物數字標本館，其功能是以查詢檢索為主，而沒有實現標本可視化，更不能實現標本與地理信息的結合。因此，這些已建系統具備的基本功能已無法滿足人們對知識和信息資源獲取的需求，將現代信息技術引入到藥用植物標本保護的研究和管理中，以成為當下管理者對標本管理提出更高要求的必然趨勢[1-2]。

“新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統”建設旨在應用網絡化技術和數據庫技術，以新疆第三次中藥資源普查和第四次中藥資源普查試點工作采集的藥用植物標本數據為依托[3-4]，按照藥用植物分類系統，即科、屬、種的分類方式進行分類、認定和存儲，建立一套更完善的、科學的、現代化的藥用植物管理信息系統，為藥用植物標本的科學管理服務提供信息化平臺[5-6]。

1 新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統設計

1.1 技術路線

系統采用了實用、成熟的技術方法進行面向數據管理的二次開發設計，考慮多源、多尺度數據間的邏輯聯系，顧及系統的功能需求、持續發展、維護管理與數據更新等方面的要求，結合當今計算機網絡技術、軟件工程技術，特別是以Oracle為代表的數據庫技術的最新進展，通過基于插件的功能定制開發，使系統總體設計滿足數據庫管理系統性能穩定、功能實用的要求。

系統中單張圖像大小動輒20 M，通過網絡傳輸效率低下，因此系統采用二維基本變換算法對系統所有圖像進行縮放變化存儲，根據不同需要調用不同縮放等級的圖像，提高看圖的效率。

系統的工作模式為客戶模式C/S(Client/Server)。即系統的應用層部署到客戶機，數據庫部署到服務器。以單機桌面模式實現數據處理各個模塊的功能。當客戶機提出請求的時候，服務器運行應用程序讀取數據庫進行操作，并把結果傳給客戶機，客戶機的客戶端程序得到數據后將最終結果傳給用戶。C/S的優勢在于減輕服務器端的任務負擔，同時，客戶機端界面設計功能和控制性強，非常適合人機交互頻繁的業務要求。

1.2 系統框架

“新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統”邏輯上由軟硬件支撐層、數據層和應用層等組成。1)應用服務層主要包含了相應的功能模塊，為數據庫管理系統和其他應用系統提供數據應用服務。2)數據層主要是指系統管理的數據資源內容。主要包括第三次中藥資源普查采集的藥用植物標本數據、第四次中藥資源普查試點工作采集的藥用植物標本數據、圖片數據、輔助數據等組成。數據層包含了相關數據資源，具體的數據存儲根據數據的種類與使用方式的不同可以由Oracle或本地存儲設備進行存儲。3)軟硬件支撐層由計算機網絡支撐平臺提供，主要包含支持系統運行的服務器、本地存儲設備、Oracle數據庫等，為上層提供數據存儲、管理等能力，并對上層提供各類數據訪問接口。

整個系統的構建依據藥用植物標本數據的相關標準和管理規范進行建設，并依據相應的數據管理策略和信息安全體系構建，與存儲設備、存儲管理軟件結合，最終通過系統界面向用戶提供服務。系統總體框架如圖1所示。系統采用Microsoft Visual Studio.NET 2010開發。.Net是微軟提供的一個新的面向對象的快速開發語言，比VC有更好的易用性和理解性。數據庫采用Oracle數據庫和文件數據庫共同管理的方式。Oracle數據庫存儲字典表、用戶表、權限表以及藥用標本的屬性表。文件數據庫存儲藥用標本的圖片數據。

圖1 新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統總體框架圖

1.3 圖像變化算法

標本圖片和基原圖片的查看，涉及到圖像的放大和縮小。對圖像的放大、縮小和平移，采用線性矩陣變換的算法來實現。

二維圖形變換分為兩類：二維基本變換和二維組合變換。這里主要用到二維基本變換。二維基本變換的矩陣變換算法的主要形式為：

設二維平面的一個點坐標為[xy]，對其進行矩陣變換：

變換后，該點的坐標為：

對于縮放變化，參數矩陣取值為：

其中，a為x方向的縮放因子，d為y方向的縮放因子。當a=d時，圖形沿x方向和y方向等比例縮放[7]。

1.4 系統功能設計

1.4.1 系統安全管理功能 本系統使用的用戶主要有普通人員、數據編輯人員、系統管理員，對各類使用人員進行權限設置。

1.4.1.1 普通人員權限 檢索和查看標本信息(敏感信息不能查看，例如標本位置、標本圖片)、基原植物信息、標本鑒定信息、標本在縣級行政區內的圖上位置信息。

1.4.1.2 數據編輯人員權限 數據編輯人員除具有普通人員的所有權限外，還包括查看標本位置信息、查看標本圖片、標本信息的編輯、鑒定信息的編輯、圖片信息的編輯權限。

1.4.1.3 系統管理員權限 系統管理員具有最高權限。除具有數據編輯人員所有權限外，還具有標本信息添加、標本信息刪除、基原植物信息添加、基原植物信息刪除、系統用戶管理、系統權限組指派等權限。

1.4.2 標本信息檢索功能 實現對標本信息的快速檢索和其他相關信息的查看。對標本數據快速檢索定位，并對檢索到的數據詳細信息進行查看。

1.4.3 標本信息編輯功能 實現對標本信息的快速編輯以及對相關信息的編輯。對標本數據可以增加、刪除和修改操作，實現數據流的導入和輸出。

1.4.4 標本圖片管理功能 對藥用標本圖片數據的管理。藥用標本圖片包括標本壓制后的圖片、基原植物圖片以及基原植物相對應的生境圖片。系統可以對圖片數據進行查看、縮放、增加、刪除操作。

1.4.5 基原植物信息管理功能 對標本的基原植物信息進行管理，系統可以對基原植物信息進行增加、修改和刪除操作。

1.4.6 檢索和統計功能 對數據庫中的植物標本按科或者種進行統計，也可以根據行政單位(市、縣)進行統計。統計結果以柱狀圖的形式在行政區劃內表達，同時顯示統計數據。

1.4.7 系統管理功能 系統管理主要包括用戶管理、日志管理和權限管理。對用戶可以增加和刪除，以及分配權限。用戶登錄系統后的所有操作，將記錄日志。

系統總體模塊設計如圖2所示。

圖2 新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統總體模塊設計圖

2 新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統實現

2.1 標本數據信息化實現

對新疆藥用植物標本數據進行分析歸類，數據分4種：第三次中藥資源普查標本數據、第四次中藥資源普查試點工作標本數據、圖片數據和其他數據。

2.1.1 第三次中藥資源普查的標本數據 主要指標本的基本信息數據。第三次的標本數據沒有經緯度信息，數據字段與第四次的標本數據字段上，有一定的出入。

2.1.2 第四次中藥資源普查試點工作的標本數據 主要指標本的基本信息數據。第四次的標本數據含有經緯度信息，字段信息較完整。

2.1.3 圖片數據 主要指第三次、第四次資源普查的標本圖片、基原植物的圖片(全株、根、莖、葉、花、果、實、生境照片)以及基原植物的藥材圖片。

2.1.4 其他數據 主要包括標本鑒定數據、圖片描述信息數據、用戶數據、用戶權限數據、系統字典表、符號數據等。

2.2 數據庫實現

系統采用Oracle數據庫。創建一個表空間，表空間名稱為“xjsimpleatt”，為表空間xjsimpleatt設置用戶名“xjadminsim”。

所有屬性數據通過ADO.NET進行存取。數據訪問模型如圖3所示，主要涉及的系統表如表1所示。

圖3 數據訪問模型

表1 系統表

2.3 系統功能實現

2.3.1 用戶登錄 出于對系統安全的考慮以及用戶分析的需要，對用戶實行安全等級管理。不同等級的人展現的用戶界面不一樣。其中普通人員權限最低，系統管理員權限最高。用戶登錄流程如圖4所示。

圖4 用戶登錄流程

2.3.2 標本信息檢索 用戶提供特定的檢索詞，例如標本編號、植物種名稱、科名稱等對數據庫中的信息進行檢索。可以進行精確檢索，也可以進行模糊檢索。檢索的結果將以列表的形式進行顯示，同時對檢索到的標本信息，還可以查看其基原植物信息、圖片信息等。標本信息檢索流程如圖5所示。

2.3.3 標本信息入庫 通過標本信息錄入界面，填寫詳細的標本信息，然后入庫。信息入庫之前，需要對信息的準確性進行檢查，如果檢查通過，則入庫；反之，則不能入庫。標本信息入庫流程如圖6所示。

2.3.4 標本掃描圖片入庫 標本掃描圖片由于數據量大，所以是以文件的形式保存在服務器上的。圖片在上傳服務器的同時，需要創建縮略圖用于后期的快速調取。標本掃描圖片入庫流程如圖7所示。

圖5 標本信息檢索流程

圖6 標本信息入庫流程

圖7 標本掃描圖片入庫流程

3 結語

中藥資源信息化建設是中藥現代化的基礎，因此，信息技術和數據庫技術在中藥資源信息化中應用是中醫藥行業發展的需要。藥用植物標本的存儲和管理也應拋棄傳統的管理模式，跟上時代發展步伐[8-10]。“新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統”目前已經開發完成，取得了國家計算機軟件著作權登記，并已開始運行。“新疆維吾爾自治區藥用植物標本管理系統”的設計和實現，為省一級藥用植物標本信息化管理提供了參考模式，使得省一級珍貴的藥用植物標本實現了數字化的存儲和管理，使藥用植物標本為科研和教學提供更加便利的服務，為中藥資源的可持續利用提供了信息化的標本數據支撐。

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DesignandImplementationofMedicinalPlantSpecimensManagementSystem

SUN Chengzhong1，LIXiaojin2，CHENGuoling1*，JIAXiaoguang2，HAOZhenguo1，YANGZedong1，WANGGuoping2

(1.ChineseAcademyofSurveyingandMapping，Beijing100039,China；2.InstituteoftraditionalmedicineandethnodruginXinjiang，Urumqi830002，China)

Medicinal plant specimens as physical carrier of information resources of medicinal plants，traditional Chinese medicine teachingandscientific research has an important value.How to realize the information management and visualization of the medicinal plant specimen，has been the problem that the Chinese medicine resources specimen management need to solve.This paper mainly expounds the design and implementation of the medical plant specimen management system in the Xinjiang Uygur Autonomous Region，and the technical route，system frame and function of the system.

Plant specimens；management system；data base；visualization of the specimen

2015-11-04)

新疆維吾爾自治區科技計劃(20133210)

*

陳國嶺，工程師，研究方向：地理信息系統；E-mail：cgl316myh@163.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.5.012