河南省中藥資源普查省級管理系統設計的探討

張飛 馬衛峰 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進行設計。在WPF框架下采用地理信息技術，開發實現數據資源的整合、匯總統計、查詢檢索和專題制圖等業務功能。系統的建設有利于實現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和利用提供基礎保障。

關鍵詞 中藥資源; 成果管理; 管理系統; 查詢檢索

中圖分類號 S-126? 文獻標識碼 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（資源服務）標識碼（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據資料為我國中醫藥事業和中藥產業發展提供了重要的依據[1]。在第四次全國中藥資源普查相關方案和規范[2-4]的指導下，中藥資源普查充分參考和借鑒其他重大國情國力調查的成功經驗，建設“中藥資源普查數據填報系統” [5]，通過以空間信息技術為代表的新技術應用[6]，極大提高了河南省普查的技術水平、工作效率、數據質量和成果服務能力，為河南省中藥資源規劃管理和生產使用提供全面、準確、翔實的基礎數據。

然而，第四次全國中藥資源普查自2011年啟動至今，全國各省陸續分批次開展調查工作，已經持續了近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一下發的“中藥資源普查數據填報系統” 進行數據的填報，以及普查方案的多次調整、普查工作的分批次開展等問題，導致普查數據分散于各縣級單位，且不能以省為單位進行集中管理、分析和應用，因此各省亟需一個省級管理平臺來實現河南全省中藥資源普查數據的統一整合、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架構設計模式，設計和開發了一套適合省級中藥資源普查成果管理的業務系統，該系統以河南省普查數據資源整合及數據應用服務為目標，最終實現河南省數據資源的整合、匯總統計、查詢檢查和專題制圖等功能。該系統的建設有利于實現河南省中藥資源普查成果的一體化管理，對準確認識河南省中藥資源現狀、科學指導中藥資源保護與利用、保障河南省中藥行業的健康發展發揮基礎性作用。

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縣為普查單元，基于空間抽樣技術[7-9]，每個縣至少需在36個樣地和180個樣方套內完成全縣野生藥用植物調查、栽培藥用植物調查、中藥材市場調查、傳統知識調查和種質資源調查等工作，以準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的建立提供準確的需求定位。

1.1 成果存儲形式 第四次全國中藥資源普查統一采用國家下發的“中藥資源普查數據填報系統”作為唯一的數據填報入口，普查成果在各級行政單位以不同的形式存儲。縣級單位以本地數據包（Access）的形式存儲調查數據，普查成果直接通過網絡上傳至國家服務器;省級單位以文件目錄的形式存儲各縣本地數據包;國家以大型關系數據庫（Oracle）的形式存儲各縣調查數據。

1.2 成果查詢能力

由于國家下發的“中藥資源普查數據填報系統”以縣級普查數據采集填報為主，不具備數據高級查詢檢索功能，因此無法在省級層面實現對中藥資源成果詳細調查信息的快速檢索，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”[10]主要針對成果的統計匯總，不能實現詳細調查信息的查詢檢索。

1.3 成果統計手段

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

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的空間專題制圖[11]業務系統及工具軟件，只是實現了傳統統計圖表的制作及地圖上的展示，無法實現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、刊文等方面的應用需求。

2 系統設計

通過中藥資源普查成果特征分析，采用C/S架構設計了集數據整合及應用為一體的業務化運行系統，通過建立省級普查數據庫，實現省級普查成果的匯總統計、查詢檢索和專題制圖等。

2.1 總體框架設計 系統架構采用分層思想設計[12]，分別從基礎層、技術支持層、數據層和應用層，組織該系統的框架搭建。其中，基礎層（基礎設施層）包括網絡、服務器、磁盤陣列等，為系統提供基礎的硬件和網絡支撐。技術層（技術支持層）包括運行環境、操作系統、數據庫系統等，提供了基礎設施正常運行的技術保障。數據層包括地理空間數據、結構化表格數據、非結構化多媒體數據、元數據等。應用層（業務應用層）是在數據層和技術層的支持下，完成省級中藥資源普查成果的整合、查詢檢索、匯總統計、專題制圖等業務工作。

2.2 數據庫設計

中藥資源普查成果省級數據庫包括地理空間數據庫、普查數據數據庫、多媒體數據庫、元數據庫。針對不同的數據，在數據組織和存儲時采用不同的策略。空間數據及其對應的屬性數據利用空間數據庫引擎存儲到關系數據庫中。結構化調查數據直接以表形式存儲到關系數據庫中;而非結構化數據文件將采用文件目錄的形式存儲。

2.2.1 地理空間數據庫。主要是存放與空間地理位置相關的各種矢量和柵格數據，包括行政區劃數據、植被類型數據、土地利用數據、數字高程數據、坡度數據、生境數據、衛星遙感數據。這部分數據一方面作為調查底圖使用，另一方面是中藥資源普查野外調查方案制定的主要參考依據。

2.2.2 普查數據庫。主要是存放與普查相關的各種調查表格數據，包括野生藥用植物調查數據、栽培藥用植物調查數據、中藥材市場調查數據、傳統知識調查數據、種質資源調查數據、臘葉標本和藥材樣品調查數據等。這些調查表格數據以結構化的形式存儲于關系型數據庫中，便于高效的查詢檢索和統計匯總。

2.2.3 多媒體數據庫。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、標本照片、工作照片、工作視頻、取證視頻等。這些數據一方面作為成果展示的主要媒體材料，另一方面為植物標本鑒定提供主要的依據。

2.2.4 元數據庫。元數據是一種用于描述數據資源的數據，可用于描述數據的內容、質量及其特征等信息。中藥資源普查元數據庫主要包括地理元數據、調查元數據和統計元數據3大部分，以此實現對海量數據的有效存儲和管理。

2.3 業務功能設計 中藥資源普查成果省級管理系統主要圍繞4大業務功能模塊展開設計，包括數據整合、查詢檢索（以圖查圖）、匯總統計、專題制圖。

2.3.1 數據整合。

深入分析國家“中藥資源普查填報系統”的數據包結構、數據上傳和匯總機制，實現各版本縣級調查數據包的智能識別，自動將各縣的中藥資源調查數據進行抽取、清洗、轉換、合并等，最終將全省調查數據整合入庫。針對藥用植物資源調查數據量大、計算時間長的特點，通過在數據整合階段完成計算，以便后續查詢及分析的快速應用。

2.3.2 查詢檢索。系統支持對各專項調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、標本查詢、傳統知識查詢、種質資源查詢等，實現普查詳細信息的查看。

同時在傳統專題查詢的基礎上，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查位置，通過位置瀏覽詳細普查信息，如代表區域、樣地、數量、重量及標本等調查信息;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的所有普查照片，包括植物群落、生態環境、植物個體、入藥部位、臘葉標本、藥材樣品、地貌等照片。

2.3.3 匯總統計。

通過準確掌握中藥資源普查蘊藏量計算核心算法和關鍵參數[13-14]，采用樣株法分區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、多模式的方式進行成果匯總統計，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、標本采集量、中藥材市場儲量等，并以統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計成果，類型上包括數量分布、位置分布、密度態勢分布圖等，內容包括蘊藏量分布圖、藥用植物分布圖、調查密度態勢圖等。系統基于ArcGIS Rutime組件庫，通過動態加載各種專題制圖模板，自動實現空間制圖的符號渲染和裝飾。

3 系統實現

中藥資源普查成果省級管理系統，采用Visual C#語言的面向對象編程技術，通過ADO.NET數據訪問技術連接MySQL數據庫，在WPF用戶界面框架下基于ArcGIS Runtime組件庫進行開發。ArcGIS Runtime[15]是一個輕量級的地理信息桌面開發產品，具有部署簡單、展示迅速、體驗好等特點。

系統經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查縣的普查數據進行測試，測試結果顯示系統的數據整合速度快、查詢和匯總結果精準、專題制圖能力強。系統部分業務功能模塊的操作過程和結果見圖2～4。

4 結語

系統在深入分析中藥資源普查成果特征的基礎上，在微軟用戶界面框架下采用地理信息技術，通過關系型數據庫有效管理省級海量普查數據，實現普查成果的快速查詢檢索、匯總統計和專題制圖。其中，數據整合是支撐條件，匯總統計是關鍵環節，查詢檢索是基礎服務，專題制圖是提升服務。

隨著第四次中藥資源普查的推進和成果的陸續提交及普查工作的結束，系統將逐步全部接收河南省內各個縣（市）級成果入庫，達到了系統設計的既定目標，完全滿足河南省中藥資源普查數據資源的整合、匯總統計、查詢檢索和專題制圖等各項業務需求。但是隨著全省海量數據的全部入庫，系統的運行效率面臨了極大的挑戰，需要在下步工作中進行優化，另一方面隨著webgis技術的發展，系統的web化設計開發也將成為今后中藥資源普查成果管理和展現的方向。

河南省中藥資源普查成果省級管理系統的建立，是全省中藥資源普查信息化工作的基礎和面向各種業務應用提供數據服務的基本窗口，又將為河南省的中藥資源合理利用和規劃管理提供全面的基礎數據保障，同時也可為其他省份將要開展的省級普查管理系統提供參考。

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