中藥資源普查成果展示系統的設計與實現

王慧　張小波　格小光　金艷　王凌　趙宇平　景志賢　郭蘭萍　黃璐琦

[摘要]國家中醫藥管理局從2011年開展全國中藥資源普查試點工作之至今，已收集和匯總了大量數據，包括野生藥用植物資源數據、栽培藥用植物信息、傳統知識、標本信息等。傳統的紙質記錄對成果的查詢與共享應用較為不便。該研究采用B/S架構、JavaWeb框架和SOA的方法設計并研發了第四次全國中藥成果展示系統。通過對中藥資源普查試點上報數據的整合和梳理，為用戶提供一體化的數據服務和數據查詢展示解決方案。該系統實現了精細的數據分類，具有簡潔的數據檢索和高效的統計分析功能，利用Echarts組件、GeoServer、OpenLayers等技術提供了圖表、地圖等多樣化的數據展示形式，通過表格、統計圖、地圖3種形式，從中藥資源、時間、空間3個維度，在國家、省（區、市）、縣3個層級，對一般調查、重點調查、栽培調查、工作方案、種質資源、藥材樣品、臘葉標本、中藥材市場、傳統知識9個方面300多項指標進行查詢統計和展示，直觀、形象地體現資源的數量、分布、種類等，滿足了不同級別用戶的數據制圖需求，為管理決策提供支持。

[關鍵詞]中藥資源普查； GeoServer； OpenLayers； 數據檢索； 統計分析； 數據制圖

[Abstract]From the beginning of the fourth national census of traditional Chinese medicine resources in 2011， a large amount of data have been collected and compiled， including wild medicinal plant resource data， cultivation of medicinal plant information， traditional knowledge， and specimen information The traditional paperbased recording method is inconvenient for query and application The B/S architecture， JavaWeb framework and SOA are used to design and develop the fourth national census results display platform Through the data integration and sorting， the users are to provide with integrated data services and data query display solutions The platform realizes the fine data classification， and has the simple data retrieval and the university statistical analysis function The platform uses Echarts components， Geo Server， Open Layers and other technologies to provide a variety of data display forms such as charts， maps and other visualization forms， intuitive reflects the number， distribution and type of Chinese material medica resources It meets the data mapping requirements of different levels of users， and provides support for management decisionmaking

[Key words]Chinese materia medica resources survey； GeoServer； OpenLayers； data query； statistics and analysis； data mapping

第三次全國大規模的中藥資源普查成果主要記錄在冊，在成果查詢和應用方面較為不便。第四次全國中藥資源普查，采用數據庫技術、計算機網絡技術和地理信息系統技術等，獲取大量帶有空間信息的數據。如何為用戶提供一體化的數據服務和數據查詢展示解決方案，方便、快速、靈活地查看全國、省、縣級野外調查數據及匯總結果，需要重新組織各種上報的中藥資源普查數據和中藥資源已有數據資料，建立中藥資源數據展示系統以滿足不同用戶對中藥資源數據信息的不同需求。本文就普查成果展示系統的設計進行簡要介紹。

1系統總體架構

11系統總體框架成果展示系統以第四次全國中藥資源普查各試點縣上報的數據為基礎，以國家級、省級、縣級三級普查管理人員為服務對象，實現工作方案信息、重點調查信息、一般調查信息等9個方面的數據查詢、匯總統計和展示的功能。系統建設的總體目標是實現快速的數據查詢、統計與GIS展示，在數據層建立匯總信息數據庫，在應用層建立工作方案、重點調查信息等9個方面的數據查詢與統計、展示模塊，交互層提供各級用戶數據的表格查詢、地圖圖表展示功能。系統總體框架見圖 1。

12系統功能結構成果展示系統結合中藥資源、空間、時間等維度，綜合考慮展示系統內容和用戶需求，通過表格、統計圖及地圖、專題地圖等形式，提供對中藥資源普查數據（包括工作方案、重點調查、一般調查信息、栽培藥用植物信息、種質資源信息、藥材樣品采集信息、中藥材市場信息、傳統知識信息、標本信息9個方面數據）的查看、統計分析、空間展示、制圖輸出功能，成果展示系統提供專題服務和系統管理功能，系統功能結構圖見圖2。endprint

2核心技術

21基于PostgreSQL和PostGIS的成果展示系統數據庫設計PostgreSQL[12]是一種對象關系型數據庫管理系統（ORDBMS），支持大部分SQL標準，支持復雜查詢、外鍵、觸發器、視圖、事務完整性、MVCC。PostgreSQL可以用許多方法擴展，比如，通過增加新的數據類型、函數、操作符、聚集函數、索引，免費使用、修改和分發PostgreSQL。PostgreSQL的另一大優點是幾乎支持所有類型的數據庫客戶端接口。

PostGIS[3]是PostgreSQL的一個空間對象擴展模塊，提供了空間對象、空間索引、空間操作函數和空間操作符空間信息服務功能。PostGIS最大的特點是符合并且實現了OpenGIS的一些規范，是最著名的開源GIS數據庫，使得PostgreSQL成為一個真正的大型空間數據庫。

第四次全國中藥資源普查，將獲取到的海量中藥資源數據，數據種類繁多，涉及表格數據、空間數據、非空間數據等多種格式。各級別用戶依據自身不同需求希望借助成果展示系統獲取各自不同業務需求對應的數據，如對空間信息感興趣的用戶希望成果展示系統可以提供中藥資源空間信息數據的一些基本操作，而那些關心中藥資源統計數據用戶，需要成果展示系統能快速統計所需的中藥資源表格數據。因此，對目前獲取到的中藥資源及相關基礎數據的管理就成了重中之重。采用PostgreSQL和PostGIS對這些數據進行有序、有效的組織管理，能積極響應和支持不同用戶群體對中藥資源數據的需求。

22基于GeoServer和Openlayer的地圖數據服務GeoServer（地理信息系統服務器）是OpenGIS Web服務器規范的J2EE實現，利用GeoServer可以方便的發布地圖數據，允許用戶對特征數據進行更新、刪除、插入操作，通過GeoServer可以比較容易的在用戶之間迅速共享空間地理信息。其次，GeoServer還有諸多優點，如兼容WMS和WFS特性，支持WFST規范；高級數據庫支持PostgreSQL，Shapefile，ArcSDE，Oracle，MySQL，MapInfo等；支持上百種投影；能夠將網絡地圖輸出為jpeg，gif，png，SVG，KML等格式[46]。

GeoServer是符合OGC WMS/WFS/WCS標準的地圖服務器，建設一套完整的WebGIS系統還需要客戶端配合，OpenLayers是非常好的一個選擇[6]。OpenLayers用于在瀏覽器中實現地圖瀏覽的效果和基本的Zoom，Pan等功能，不存在瀏覽器的依賴性，可實現無刷新更新頁面，帶給用戶豐富的桌面體驗。

成果展示系統采用GeoServer，將國家、省級、縣級3個層面的中藥資源普查成果，如普查工作任務位置、樣地樣方套位置、資源分布等空間數據，以圖形、圖像方式發布，用戶通過操作Web頁面，輸入查詢條件，調用OpenLayers APIs向GeoServer發送請求，根據查詢結果在地圖上用不同色彩顯示相關區域，從而展示普查匯總數據的點狀分布地圖，也可展示統計數據的專題圖。

23基于Echarts組件的圖表展示Echarts（enterprise charts），是由百度開發的一個純Javascript圖表庫，提供直觀、生動、可交互、可個性化定制的數據可視化圖表。兼容當前絕大部分瀏覽器，支持個性化定制的數據可視化圖表，增加了用戶體驗。支持折線圖、柱狀圖、散點圖、餅圖、雷達圖、地圖等11類圖表；同時提供標題，詳情氣泡、圖例、數據區域、工具箱等7個可交互組件，支持多圖表的聯動和混搭展現。成果展示系統利用Echarts組件，為國家、省、縣三級用戶提供了豐富的圖表展示方式，直觀、形象地展示了中藥資源普查的數據。

3系統功能設計

31成果展示內容設計成果展示系統通過對各縣上報的中藥資源普查數據的梳理和整合，從國家、省級、縣級3個層面對縣級普查隊的工作方案信息，野外調查獲取到的重點調查信息、一般調查信息、栽培藥用植物信息、種質資源信息、藥材樣品信息、市場調查信息、傳統知識調查信息、標本信息9個方面數據信息進行匯總統計，提供數據的快速查詢、統計和展示。具體展示內容如下。

工作方案信息：包括組織機構信息、普查經費情況、普查進度情況3類信息，22個匯總統計指標。

重點調查信息：包括代表區域信息、樣地信息、樣方套信息、調查資源目錄、調查數量信息、物種多樣性信息、調查植物重量、蘊藏量信息等8類信息，89個匯總統計指標。

一般調查信息：包括基原、藥材、標本、中藥資源名錄4類信息，56個匯總統計指標。

栽培藥用植物信息，包括栽培走訪調查到的藥材目錄、分布和數量情況、調查人員構成情況，現地調查的栽培藥材目錄、分布和數量情況、栽培藥材物候情況、生長環境、病蟲害信息等2類信息，126個匯總統計指標。

種質資源信息：包括種質資源的調查信息和種質資源實物2類信息，27個匯總統計指標。

藥材樣品信息：包括藥材樣品采集信息、加工信息、鑒定信息、藥材樣品實物信息和統計信息5類信息，119個匯總統計指標。

中藥材市場信息：包括市場走訪調查的商戶信息、市場走訪調查名錄、工作量統計、調查的中藥材名錄信息，企業利用現狀調查的中藥材名錄、工作量統計信息，進出口情況調查的進出口藥材名錄、進出口國家名錄、進出口企業名錄、進出口藥材調查工作量等3類信息，28個匯總統計指標。

傳統知識信息：包括中藥資源相關傳統知識的基本信息、調查信息、藥材信息、使用情況、功效、持有人6類信息，38個匯總統計指標。

標本信息：包括臘葉標本的采集信息、加工信息、鑒定信息、藥材樣品實物信息和統計信息5類信息，102個匯總統計指標。

32數據查看成果展示系統根據用戶的需求，提供精確檢索和模糊檢索2種方式對數據進行查詢，并以表格、柱狀圖、餅圖和地圖等多種展示形式，對中藥資源普查成果基礎數據以表格或圖表展示，對具有空間地理信息位置的數據信息提供地圖展示功能，實現工作任務、普查進度、樣方套分布等信息的空間展示。endprint

33統計分析針對用戶對數據關注點不同，提供多角度、多維度的檢索條件設置，根據用戶需求統計數據結果，統計分析結果可以通過表格式、圖形式和渲染圖等多種形式表現出來，使分析結果鮮明、生動、具體。統計范圍分為行政區域（全國、省、縣）或山脈（建設中）等。

34空間展示成果展示系統對中藥資源普查成果數據中具有空間地理信息位置的數據信息，利用GeoServer服務發布成地圖，用戶根據查詢條件，在前端頁面查看相關普查數據的點狀分布地圖。

35制圖輸出成果展示系統采用Echarts組件，用戶可選取指標，生成統計直方圖；也可結合空間地理數據信息，生成多色、具有專業特色的專題渲染圖。并能夠將制圖結果以圖片的形式保存到本地計算機，供國家、省、縣三級用戶撰寫報告等使用。

36系統管理系統管理模塊提供用戶管理、權限管理和日志管理的功能，包括用戶密碼修改、權限設置、日志查看等功能。

4結語

中藥資源普查成果展示系統以圖表、地圖等多種豐富的數據展示形式，提供簡潔的數據檢索方式和高效的數據統計分析功能，實現了普查工作方案、重點調查、一般調查信息、栽培藥用植物信息、種質資源信息、藥材樣品采集信息、中藥材市場信息、傳統知識信息、標本信息9個方面的信息展示。為國家、省級、縣級三級用戶全面掌控普查進度以及成果轉化提供了平臺。

[參考文獻]

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[2]曾侃 基于開源數據庫PostgreSQL的地理空間數據管理方法研究[D] 杭州：浙江大學， 2007

[3]夏鵬萬 PostGIS開啟開源空間數據庫未來[J] 軟件和信息服務， 2006（20）：52

[4]袁軼， 鄭文鋒， 王緒本 基于GeoServer的WebGIS開發[J] 軟件導刊， 2007（5）：96

[5]胡慶武， 陳亞男， 周洋，等 開源GIS進展及其典型應用研究[J] 地理信息世界， 2009， 7（1）：46

[6]蔣佩伶， 苗放， 張峻驍，等 基于GeoServer和OpenLayers的WebGIS實現[J] 甘肅科技， 2009， 25（22）：33

[責任編輯呂冬梅]endprint