Visual Basic 6.0在花卉分類檢索中的應(yīng)用及開發(fā)實(shí)例

陳周元，陳學(xué)林，趙國杰，彭民貴

(西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，室內(nèi)逐漸成為城市人群的主要活動(dòng)空間之一，種植室內(nèi)花卉也逐漸成為時(shí)尚。但人們對(duì)部分花卉的生活習(xí)性和栽培要點(diǎn)缺乏專業(yè)指導(dǎo)，面對(duì)陌生花卉時(shí)更是無從下手，花卉的養(yǎng)護(hù)和觀賞狀況也往往不夠理想。如何更好地利用植物學(xué)知識(shí)為普通用戶服務(wù)，提高花卉的種植和觀賞效果，就是植物工作者亟待解決的問題[1-2]。

現(xiàn)今的植物分類往往依靠傳統(tǒng)檢索表和鑒定者自身的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行鑒定，對(duì)鑒定者的植物分類學(xué)素養(yǎng)有一定的要求，這就加大了傳統(tǒng)植物鑒定的難度，縮小了分類鑒定的適用人群[3]。但是日益完善與發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，卻為植物分類提供了很大便利。計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是數(shù)據(jù)庫技術(shù)不僅可以記錄和管理植物的大量信息，而且還具有強(qiáng)大的檢索功能。但國內(nèi)的生物多樣性信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)起步較晚，且多偏重于大型動(dòng)植物。計(jì)算機(jī)技術(shù)在園林植物鑒定尤其是花卉植物分類鑒定領(lǐng)域的應(yīng)用，很少有文獻(xiàn)報(bào)道。為此，筆者嘗試將計(jì)算機(jī)技術(shù)與植物分類鑒定相結(jié)合，擺脫常規(guī)植物鑒定過程中的限制，利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快和信息存儲(chǔ)量大的特點(diǎn)[4]，實(shí)現(xiàn)多途徑、多方式、交叉鑒定的植物分類檢索鑒定。

1 檢索系統(tǒng)主要功能介紹

該研究開發(fā)的蘭州市常見家庭花卉簡(jiǎn)易檢索系統(tǒng)(Computer Software for Search Interior Flower of Lanzhou, CSSIFL)，是以蘭州市常見家庭花卉植物為研究對(duì)象，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和植物分類知識(shí)，嘗試解決普通用戶在花卉栽培過程中遇到的現(xiàn)實(shí)問題[5-6]。CSSIFL可實(shí)現(xiàn)對(duì)已知種名的花卉進(jìn)行精確檢索，半知花卉的種名、別名和屬名的模糊檢索，也可利用形態(tài)特征對(duì)未知花卉進(jìn)行模糊檢索。CSSIFL中的精確檢索是指輸入內(nèi)容必須與數(shù)據(jù)表中相應(yīng)字段中某一數(shù)據(jù)內(nèi)容完全相同才認(rèn)為是符合查詢條件，而模糊檢索是指輸入內(nèi)容與數(shù)據(jù)表中相應(yīng)字段中某一數(shù)據(jù)內(nèi)容完全或部分相同時(shí)即認(rèn)為是符合查詢條件。在CSSIFL的檢索模塊界面，還含有菜單項(xiàng)和工具欄，不同的菜單項(xiàng)和工具按鈕可以鏈接不同的幫助文件，幫助用戶正確使用CSSIFL。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1研究方法與技術(shù)路線CSSIFL主要依據(jù)蘭州市花卉種植的實(shí)況，結(jié)合《名貴花卉寶典》、《中國植物志》和《中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——花卉名稱 LY/T 1576-2000》(以下簡(jiǎn)稱《花卉名稱》)，分別記錄花卉植物的種名、別名、屬名、生物學(xué)特征和栽培要點(diǎn)等信息，構(gòu)建常見花卉信息數(shù)據(jù)庫。然后，依據(jù)虛擬設(shè)計(jì)的使用環(huán)境和檢索目的，建立人機(jī)交互界面，確立交互界面與數(shù)據(jù)庫之間的鏈接，并建立CSSIFL的幫助文件系統(tǒng)。CSSIFL的設(shè)計(jì)構(gòu)架如圖1所示。

2.2系統(tǒng)的開發(fā)工具及主要技術(shù)該研究以蘭州市常見家庭花卉植物資料為數(shù)據(jù)處理對(duì)象，Microsoft Visual Basic 6.0中文版為系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，采用Microsoft Office Access 2007創(chuàng)建后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，HTML Help Workshop 4.74合成幫助系統(tǒng)文件，以個(gè)人電腦為硬件平臺(tái)在Windows xp環(huán)境下設(shè)計(jì)開發(fā)，選用Setup Factory 9.0作為打包軟件，初步構(gòu)建了CSSIFL。為了提高系統(tǒng)的美觀和實(shí)用性，在開發(fā)過程中還使用了Adobe Photoshop CS5、Macromedia Dreamweaver 8.0和Setup Factory 9.0等相關(guān)輔助工具，極大地提高了系統(tǒng)的可實(shí)踐性。系統(tǒng)中所使用的數(shù)字圖片等多媒體資料大部分為互聯(lián)網(wǎng)上的共享圖片和生命科學(xué)學(xué)院陳學(xué)林老師多年的積累收集。

在CSSIFL中使用的主要技術(shù)有SQL(Structured Query Language，結(jié)構(gòu)化查詢語言)技術(shù)、ActiveX數(shù)據(jù)對(duì)象技術(shù)和基于HTML的幫助文件等。SQL語言是專門為訪問數(shù)據(jù)庫而設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)化語言，在該系統(tǒng)中主要使用數(shù)據(jù)查詢命令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；采用ActiveX 對(duì)象技術(shù)(通常所說的ADO控件技術(shù))鏈接SQL語言查詢獲得的結(jié)果和前臺(tái)界面的DataGrid顯示控件，以此顯示結(jié)果記錄；基于HTML的幫助文件(.chm格式文件)主要是用于解決用戶操作過程中遇到的各種問題(如植物形態(tài)特征的確定、系統(tǒng)使用的指導(dǎo)等)。

圖1 CSSIFL的設(shè)計(jì)框架

2.3數(shù)據(jù)獲取與分類處理植物的分類思想如何貫穿于系統(tǒng)開發(fā)過程中是系統(tǒng)能否開發(fā)成功并投入使用的關(guān)鍵。為建立結(jié)構(gòu)合理的數(shù)據(jù)庫，首先對(duì)花卉植物的特征作細(xì)致分類，以期達(dá)到最好的使用效果，實(shí)現(xiàn)種名檢索、別名檢索、屬名檢索和植物形態(tài)檢索等多類型檢索[7]。在開發(fā)的過程中，參照植物分類檢索表對(duì)各種花卉植物的不同器官如根、莖、葉、花、果實(shí)等進(jìn)行處理，盡量選用性狀穩(wěn)定且容易觀察到相反性狀或易于區(qū)分的形態(tài)特征進(jìn)行分類，力求作到全面和準(zhǔn)確[8]。

這些性狀特征描述依次如下：①生長型分為生長習(xí)性、生長類型和葉落情況等；②根形態(tài)特征分為根須類型、根變態(tài)類型和變態(tài)根名稱等；③莖形態(tài)特征分為莖的習(xí)性、莖的形狀、莖變態(tài)類型、變態(tài)莖名稱和是否具有變態(tài)莖等；④葉形態(tài)特征分為是否具有完全葉、葉片的排列順序、葉片類型、復(fù)葉類型、復(fù)葉名稱、葉脈類型、葉脈名稱、葉片形狀、葉端形狀、葉基形狀、葉緣形狀、葉裂形狀、是否具有變態(tài)葉、變態(tài)葉類型和是否具有葉表附屬物等；⑤花形態(tài)特征分為花冠是否連合、花萼是否連合、花冠形狀、花排列順序、花序類型和花序名稱等；⑥果實(shí)結(jié)構(gòu)類型分為果皮性質(zhì)、果皮類型、果皮名稱和果實(shí)形狀等。

該系統(tǒng)對(duì)植物器官的上述每種形態(tài)特征都有多種描述，將這些形態(tài)特征描述分類后錄入數(shù)據(jù)庫，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)花卉種名、別名、屬名或形態(tài)特征檢索花卉信息的功能。

2.4數(shù)據(jù)庫的建立在花卉檢索系統(tǒng)中合理建立數(shù)據(jù)庫是實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確查詢的保證，建立數(shù)據(jù)庫就是把花卉的各類信息通過抽象方式轉(zhuǎn)化為二維數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息的過程[9]。由于花卉生物學(xué)特征與分類之間符合數(shù)據(jù)庫模型中的關(guān)系模型，所以該研究的數(shù)據(jù)庫按關(guān)系數(shù)據(jù)庫構(gòu)建。

常見家庭花卉植物數(shù)據(jù)庫含有兩個(gè)數(shù)據(jù)表：花卉檢索表和花卉信息表。前者主要用來檢索花卉，確定花卉種類；后者記錄各種花卉植物的生活習(xí)性和栽培要點(diǎn)等信息。數(shù)據(jù)表內(nèi)容根據(jù)蘭州市花卉種植的實(shí)際情況和《名貴花卉寶典》中記錄的花卉植物為準(zhǔn)，共約50屬155種。種名和別名字段都嚴(yán)格按照《花卉名稱》的標(biāo)準(zhǔn)描述，描述花卉形態(tài)特征時(shí)也使用統(tǒng)一的規(guī)范術(shù)語，生物學(xué)特征和生活習(xí)性等數(shù)據(jù)參考《中國植物志》和《名貴花卉寶典》的描述，來保證數(shù)據(jù)的規(guī)范性、完整性和科學(xué)性[10]。

2.5檢索系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)CSSIFL具有對(duì)常見家庭花卉植物生物學(xué)信息及相關(guān)習(xí)性進(jìn)行檢索的功能，數(shù)字化檢索功能是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)之一。由于各檢索界面里的檢索項(xiàng)并不相同，考慮到集成信息系統(tǒng)的兼容性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主檢索界面里只提供了類別檢索項(xiàng)。在“檢索模塊”里提供了詳細(xì)的檢索項(xiàng)，可分為種名檢索、別名檢索、屬名檢索和形態(tài)檢索等類型，還支持精確檢索和模糊檢索兩種檢索形式。檢索到備選花卉植物后，花卉植物的一系列信息就顯示出來，單擊返回主菜單按鈕后可又回到檢索頁面[11]，如圖2所示。

圖2 CSSIFL的設(shè)計(jì)思想

對(duì)于數(shù)據(jù)庫與顯示界面的鏈接，在程序中主要通過使用SQL技術(shù)和ADO Data控件與數(shù)據(jù)庫表建立連接，再通過數(shù)據(jù)庫感知控件(DataGrid控件)顯示各項(xiàng)檢索結(jié)果[12]。

2.6幫助文件的建立基于Windows平臺(tái)完備的應(yīng)用軟件，均具有功能強(qiáng)大、內(nèi)容豐富、使用簡(jiǎn)捷的幫助系統(tǒng)。CSSIFL的幫助系統(tǒng)是擴(kuò)展名為.chm的文件，系統(tǒng)界面相對(duì)統(tǒng)一，既可按目錄查看，也可按關(guān)鍵字搜索或相關(guān)信息跳躍查詢，均可方便快速地查詢到用戶期望獲取的信息[13]。制作CSSIFL的幫助文件所選用的工具是微軟公司出品的HTML Help Workshop 4.74。在幫助系統(tǒng)制作的過程中，還使用了Macromedia Dreamweaver 8.0實(shí)現(xiàn)對(duì)源幫助文件頁面的美化，以達(dá)到更高的可讀性。

3 程序測(cè)試與打包

雖然程序開發(fā)過程中的調(diào)試基本能夠保證檢索系統(tǒng)的正確性和可靠性，但仍需要經(jīng)過軟件測(cè)試環(huán)節(jié)。測(cè)試過程中能夠及時(shí)處理實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤，直到程序運(yùn)行正確并滿足用戶的要求，這對(duì)于提高編程的效率和質(zhì)量有非常重要的作用[14]。在對(duì)CSSIFL進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試過程中，分別對(duì)玫瑰(RosarugosaThunb.)、水仙(Roem.NarcissustazettaL.var.chinensis)和君子蘭(CliviaminiataRegel)3種花卉植物的種名檢索(精確檢索和模糊檢索)、別名檢索、屬名檢索和形態(tài)檢索進(jìn)行測(cè)試[15]。測(cè)試結(jié)果顯示：該軟件運(yùn)行可靠，檢索準(zhǔn)確，結(jié)果表述清晰可靠。

CSSIFL選用IndigoRose出品的Setup Factory 9.0作為打包軟件。它提供了智能化的開發(fā)環(huán)境，使得創(chuàng)建安裝程序速度快，操作容易，并且使用微軟下一代的Windows Installer XML(WIX) 編譯器技術(shù)，為用戶提供超強(qiáng)的靈活性和Windows平臺(tái)兼容性，制作完成的安裝程序能在Windows系列的任何版本操作系統(tǒng)上工作。

4 實(shí)例展示

下面以玫瑰為例，演示CSSIFL的使用過程。

解壓安裝CSSIFL后，雙擊桌面的系統(tǒng)圖標(biāo)，進(jìn)入檢索類型的選擇界面。

(1)非形態(tài)檢索。首先選擇主界面的非形態(tài)檢索選項(xiàng)，在檢索模塊界面的種名檢索選項(xiàng)卡中輸入“玫瑰”，然后點(diǎn)擊精確檢索，在彈出的檢索結(jié)果界面中就顯示了玫瑰的生活習(xí)性和栽培要點(diǎn)等；不清楚玫瑰的標(biāo)準(zhǔn)種名時(shí)，還可以輸入部分字段(如“玫”或“瑰”)，然后點(diǎn)擊模糊檢索按鈕進(jìn)行檢索；對(duì)于別名檢索，就可輸入玫瑰的別名(俗稱)進(jìn)行查詢，如輸入“玫瑰花”，然后點(diǎn)擊模糊檢索按鈕；對(duì)于屬名檢索，可輸入“薔薇屬”，然后點(diǎn)擊精確檢索按鈕(也可使用模糊檢索)，在彈出的檢索結(jié)果界面中選擇“玫瑰”，查看其生活習(xí)性和栽培要點(diǎn)等。

(2)形態(tài)檢索。進(jìn)入主頁面后，選擇形態(tài)檢索選項(xiàng)，依次在生長型、根形態(tài)特征、莖形態(tài)特征、葉形態(tài)特征、花形態(tài)特征和果實(shí)結(jié)構(gòu)類型選項(xiàng)卡內(nèi)，選擇“木本植物”、“灌木”、“落葉”、“直立莖”、“圓柱莖”、“卵圓形”、“羽狀復(fù)葉”、“網(wǎng)狀脈序”、“單花”、“肉果”和“橢圓形”等選項(xiàng)，點(diǎn)擊模糊檢索按鈕，就可檢索到多個(gè)滿足條件的備選植物，選擇“玫瑰”就可以查看了。

測(cè)試過程及結(jié)果如圖3、4、5所示。

圖3 CSSIFL的主界面

圖4 CSSIFL的形態(tài)檢索界面

圖5 CSSIFL的檢索結(jié)果界面

5 技術(shù)特點(diǎn)

CSSIFL具有實(shí)用性、適用性和可擴(kuò)充性等特點(diǎn)。

5.1實(shí)用性CSSIFL主要針對(duì)常見家庭花卉植物特點(diǎn)，解決普通市民在栽培過程中存在的知識(shí)盲區(qū)，達(dá)到花卉植物養(yǎng)護(hù)和觀賞的理想效果，實(shí)用性就成了它的最大特點(diǎn)。檢索系統(tǒng)的交互界面友好、操作簡(jiǎn)單、易學(xué)易用、方便靈活，每一個(gè)界面都可看作一個(gè)功能單位，同時(shí)有文字說明引導(dǎo)用戶操作使用，適合普通市民的操作使用。

5.2適用性系統(tǒng)的適用性強(qiáng)。系統(tǒng)支持精確檢索和模糊檢索，對(duì)花卉植物的檢索方式更豐富、高效，使檢索結(jié)果更符合用戶要求。在中文Windows 98以上的操作系統(tǒng)條件下，檢索系統(tǒng)無須任何其他軟件系統(tǒng)的支持就可以直接運(yùn)行使用。

5.3可擴(kuò)充性數(shù)據(jù)庫初步建立約50屬155種常見家庭花卉植物的信息，內(nèi)容還有需完善的地方。隨著資料的增加和研究的深入，系統(tǒng)可在非編程狀態(tài)下不斷擴(kuò)充、修改和完善知識(shí)庫[14]。

6 展望

CSSIFL的制作是利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)檢索鑒定的一次有益嘗試，可大大提高檢索工作效率。但收錄的品種拘泥于王蓮英等編著的《名貴花卉寶典》中所記錄的品種，與人們?cè)趯?shí)際生活中培養(yǎng)的品種還存在差距，可能會(huì)造成檢索的誤差。在隨后的工作中應(yīng)及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫，使收錄的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確更豐富，還應(yīng)充分利用圖像處理技術(shù)及多媒體數(shù)據(jù)庫技術(shù)，使得數(shù)據(jù)庫更完善。人機(jī)操作界面還需優(yōu)化，界面背景色彩及控件的外觀都有改進(jìn)的空間[16-17]。此外，數(shù)據(jù)庫研究不應(yīng)只停留在一般的檢索上，而應(yīng)向更深入的應(yīng)用研究領(lǐng)域擴(kuò)展。該檢索系統(tǒng)的研發(fā)主要基于單機(jī)使用，具有一定的局限性，數(shù)據(jù)及程序的共享性不高。從系統(tǒng)的推廣和完善角度看，推出網(wǎng)絡(luò)版本可面向更多的用戶，也不需進(jìn)行打包和安裝，使用更方便、快捷。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，植物資源數(shù)據(jù)庫的建設(shè)將是植物分類信息化的必然道路。相信隨著植物學(xué)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)在我國現(xiàn)代化進(jìn)程中將會(huì)發(fā)揮更大的作用，生物領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫在實(shí)現(xiàn)信息科學(xué)化管理和利用方面將會(huì)有更加廣闊的前景[18]。

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