基于GIS的中藥材資源管理與輔助規(guī)劃系統(tǒng)

【摘 要】本文介紹了地理信息系統(tǒng)技術(shù)與中藥材數(shù)據(jù)相結(jié)合，以實現(xiàn)中藥材資源的合理管理與規(guī)劃種植。闡述了基于GIS的中藥材資源管理與輔助規(guī)劃系統(tǒng)的框架和基本內(nèi)容。以及利用層次分析法對中藥材的適宜區(qū)進(jìn)行合理分析并通過GIS系統(tǒng)加以顯示規(guī)劃和決策的基本原理和方法。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng) 中藥材適宜性 層次分析法 輔助規(guī)劃

1 引言

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)是集計算機科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)為一體的新興學(xué)科，是在計算機硬件和軟件支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)以提供對規(guī)劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統(tǒng)。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是一種對定性問題進(jìn)行定量化分析的比較實用的多準(zhǔn)則決策方法。應(yīng)用這種方法，決策者通過將復(fù)雜問題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進(jìn)行簡單的比較和計算，就可以得出不同方案的權(quán)重，為最佳方案的選擇提供依據(jù)。

而中藥材的生長受到溫度、日照長度、降雨量、地理位置等環(huán)境因素的影響。中藥材資源進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和合理管理需要將中藥材數(shù)據(jù)與影響他的空間因素數(shù)據(jù)結(jié)合起來，通過GIS系統(tǒng)利用層次分析法進(jìn)行計算分析。通過模型得出的結(jié)論為主要參考進(jìn)行中藥材資源的合理管理、規(guī)劃。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

下圖為系統(tǒng)總體設(shè)計圖：

3 系統(tǒng)基本功能

1）文檔基本操作：文檔的新建、打開、保存、另存為、添加地圖、刪除地圖等。2）地圖編輯功能：啟動編輯、終止編輯、撤銷、重做、選擇、輸入點、輸入線、 輸入?yún)^(qū)、輸入標(biāo)記、圖元參數(shù)、圖元移動、圖元縮放、旋轉(zhuǎn)圖元和量算等。3）視圖管理功能：屬性視窗及地圖操作窗口、更換皮膚、鷹眼瀏覽、地圖操作窗口的放大、縮小、移動、復(fù)位、更新等功能。4）查詢功能：查詢包括圖層屬性瀏覽、藥材分布查詢、空間查詢、其他查詢。5）要素分析功能：有緩沖區(qū)分析，在藥材區(qū)域擴建上會給出重要幫助。6）輔助擬合規(guī)劃：通過層次分析法結(jié)合相應(yīng)數(shù)據(jù)后臺進(jìn)行性模型求解運算分析得出初步規(guī)劃建議。7）圖檔輸出：通過對藥材數(shù)據(jù)以及相關(guān)圖層的修飾美化后以各種專題圖形式輸出藥材分布及規(guī)劃后專題圖。

4 系統(tǒng)核心功能實現(xiàn)

4.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)影響因素建立以下層次結(jié)構(gòu)模型如圖所示：

4.2 建立兩兩比較的判斷矩陣

針對圖中準(zhǔn)則層中的各影響因素，根據(jù)目標(biāo)層作年平均溫度與年平均降雨量，年平均溫度與日照強度……PH值與年積溫，PH與年平均降雨量……等兩兩間比較建立準(zhǔn)則層判斷矩陣，再根據(jù)準(zhǔn)則層的影響因素對方案層的影響做方案層藥材1 與藥材2，藥材1與藥材3，……，藥材1與方案n，藥材2與藥材3，……，藥材n-1與藥材n等比較，從而得到判斷矩陣，……。

4.3 進(jìn)行層次單排序及一致性檢驗

對準(zhǔn)則層矩陣求最大特征值對應(yīng)的特征向量W歸一化后從而得到排序后的各權(quán)值和。

（1）計算一致性指標(biāo)：

（2）查找相應(yīng)的平均隨機一致性指標(biāo)然后計算一致性比例：

同樣的方法對矩陣進(jìn)行一致性檢驗。

當(dāng) 時，認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則應(yīng)對判斷矩陣作適當(dāng)修正。

4.4 層次總排序及一致性檢驗

總排序權(quán)重要自上而下地將單準(zhǔn)則下的權(quán)重進(jìn)行合成。那么經(jīng)過系統(tǒng)后臺計算將單準(zhǔn)則下的權(quán)重進(jìn)行合成，然后進(jìn)行排序得到總排序權(quán)。最后通過系統(tǒng)從中選出對應(yīng)的藥材即為該區(qū)域最適宜種植的藥材。

4.5 將結(jié)果顯示在地圖

通過上面的計算可以批量計算幾個地點各自適宜那種藥材，最后將所的結(jié)果通過GIS模塊顯示到地圖上對應(yīng)的區(qū)域。而系統(tǒng)提供的緩沖區(qū)功能可以根據(jù)地域一定范圍內(nèi)的環(huán)境因素相似性進(jìn)行緩沖區(qū)分析從而能擴大某一藥材的種植區(qū)域。

最后將所得地圖添加各地圖要素，最后以專題圖輸出。

5 系統(tǒng)的資源管理功能

系統(tǒng)的管理功能主要集中在查詢功能等其他模塊。通過查詢可以很清楚的知道哪些區(qū)域有哪些藥材，以及某些藥材的分布規(guī)律。以及藥材的大致產(chǎn)量等，地圖編輯功能模塊也方便了用戶在地圖上直接對藥材資源分布的標(biāo)記，查看等功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄔倫，劉瑜，等.地理信息系統(tǒng)—原理、方法和應(yīng)用，北京：科學(xué)出版社，2001.1.

作者簡介：韓彥生（1992- ），男，山西陽泉人，鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院地理信息系統(tǒng)本科生，研究方向：WebGIS，地理信息系統(tǒng)。