中藥資源普查成果展示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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(yī)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(shù)據(jù)，包括野生藥用植物資源數(shù)據(jù)、栽培藥用植物信息、傳統(tǒng)知識、標(biāo)本信息等。傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄對成果的查詢與共享應(yīng)用較為不便。該研究采用B/S架構(gòu)、JavaWeb框架和SOA的方法設(shè)計并研發(fā)了第四次全國中藥成果展示系統(tǒng)。通過對中藥資源普查試點上報數(shù)據(jù)的整合和梳理，為用戶提供一體化的數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)查詢展示解決方案。該系統(tǒng)實現(xiàn)了精細(xì)的數(shù)據(jù)分類，具有簡潔的數(shù)據(jù)檢索和高效的統(tǒng)計分析功能，利用Echarts組件、GeoServer、OpenLayers等技術(shù)提供了圖表、地圖等多樣化的數(shù)據(jù)展示形式，通過表格、統(tǒng)計圖、地圖3種形式，從中藥資源、時間、空間3個維度，在國家、?。▍^(qū)、市）、縣3個層級，對一般調(diào)查、重點調(diào)查、栽培調(diào)查、工作方案、種質(zhì)資源、藥材樣品、臘葉標(biāo)本、中藥材市場、傳統(tǒng)知識9個方面300多項指標(biāo)進(jìn)行查詢統(tǒng)計和展示，直觀、形象地體現(xiàn)資源的數(shù)量、分布、種類等，滿足了不同級別用戶的數(shù)據(jù)制圖需求，為管理決策提供支持。

[關(guān)鍵詞]中藥資源普查； GeoServer； OpenLayers； 數(shù)據(jù)檢索； 統(tǒng)計分析； 數(shù)據(jù)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(guī)模的中藥資源普查成果主要記錄在冊，在成果查詢和應(yīng)用方面較為不便。第四次全國中藥資源普查，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)等，獲取大量帶有空間信息的數(shù)據(jù)。如何為用戶提供一體化的數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)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(diào)查數(shù)據(jù)及匯總結(jié)果，需要重新組織各種上報的中藥資源普查數(shù)據(jù)和中藥資源已有數(shù)據(jù)資料，建立中藥資源數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)以滿足不同用戶對中藥資源數(shù)據(jù)信息的不同需求。本文就普查成果展示系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行簡要介紹。

1系統(tǒng)總體架構(gòu)

11系統(tǒng)總體框架成果展示系統(tǒng)以第四次全國中藥資源普查各試點縣上報的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以國家級、省級、縣級三級普查管理人員為服務(wù)對象，實現(xiàn)工作方案信息、重點調(diào)查信息、一般調(diào)查信息等9個方面的數(shù)據(jù)查詢、匯總統(tǒng)計和展示的功能。系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)是實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計與GIS展示，在數(shù)據(jù)層建立匯總信息數(shù)據(jù)庫，在應(yīng)用層建立工作方案、重點調(diào)查信息等9個方面的數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計、展示模塊，交互層提供各級用戶數(shù)據(jù)的表格查詢、地圖圖表展示功能。系統(tǒng)總體框架見圖 1。

12系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)成果展示系統(tǒng)結(jié)合中藥資源、空間、時間等維度，綜合考慮展示系統(tǒng)內(nèi)容和用戶需求，通過表格、統(tǒng)計圖及地圖、專題地圖等形式，提供對中藥資源普查數(shù)據(jù)（包括工作方案、重點調(diào)查、一般調(diào)查信息、栽培藥用植物信息、種質(zhì)資源信息、藥材樣品采集信息、中藥材市場信息、傳統(tǒng)知識信息、標(biāo)本信息9個方面數(shù)據(jù)）的查看、統(tǒng)計分析、空間展示、制圖輸出功能，成果展示系統(tǒng)提供專題服務(wù)和系統(tǒng)管理功能，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖見圖2。endprint

2核心技術(shù)

21基于PostgreSQL和PostGIS的成果展示系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計PostgreSQL[12]是一種對象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ORDBMS），支持大部分SQL標(biāo)準(zhǔn)，支持復(fù)雜查詢、外鍵、觸發(fā)器、視圖、事務(wù)完整性、MVCC。PostgreSQL可以用許多方法擴(kuò)展，比如，通過增加新的數(shù)據(jù)類型、函數(shù)、操作符、聚集函數(shù)、索引，免費使用、修改和分發(fā)PostgreSQL。PostgreSQL的另一大優(yōu)點是幾乎支持所有類型的數(shù)據(jù)庫客戶端接口。

PostGIS[3]是PostgreSQL的一個空間對象擴(kuò)展模塊，提供了空間對象、空間索引、空間操作函數(shù)和空間操作符空間信息服務(wù)功能。PostGIS最大的特點是符合并且實現(xiàn)了OpenGIS的一些規(guī)范，是最著名的開源GIS數(shù)據(jù)庫，使得PostgreSQL成為一個真正的大型空間數(shù)據(jù)庫。

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

22基于GeoServer和Openlayer的地圖數(shù)據(jù)服務(wù)GeoServer（地理信息系統(tǒng)服務(wù)器）是OpenGIS Web服務(wù)器規(guī)范的J2EE實現(xiàn)，利用GeoServer可以方便的發(fā)布地圖數(shù)據(jù)，允許用戶對特征數(shù)據(jù)進(jìn)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(yōu)點，如兼容WMS和WFS特性，支持WFST規(guī)范；高級數(shù)據(jù)庫支持PostgreSQL，Shapefile，ArcSDE，Oracle，MySQL，MapInfo等；支持上百種投影；能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)地圖輸出為jpeg，gif，png，SVG，KML等格式[46]。

GeoServer是符合OGC WMS/WFS/WCS標(biāo)準(zhǔn)的地圖服務(wù)器，建設(shè)一套完整的WebGIS系統(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)無刷新更新頁面，帶給用戶豐富的桌面體驗。

成果展示系統(tǒng)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(wù)位置、樣地樣方套位置、資源分布等空間數(shù)據(jù)，以圖形、圖像方式發(fā)布，用戶通過操作Web頁面，輸入查詢條件，調(diào)用OpenLayers APIs向GeoServer發(fā)送請求，根據(jù)查詢結(jié)果在地圖上用不同色彩顯示相關(guān)區(qū)域，從而展示普查匯總數(shù)據(jù)的點狀分布地圖，也可展示統(tǒng)計數(shù)據(jù)的專題圖。

23基于Echarts組件的圖表展示Echarts（enterprise charts），是由百度開發(fā)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(shù)據(jù)可視化圖表。兼容當(dāng)前絕大部分瀏覽器，支持個性化定制的數(shù)據(jù)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(dá)圖、地圖等11類圖表；同時提供標(biāo)題，詳情氣泡、圖例、數(shù)據(jù)區(qū)域、工具箱等7個可交互組件，支持多圖表的聯(lián)動和混搭展現(xiàn)。成果展示系統(tǒng)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(shù)據(jù)。

3系統(tǒng)功能設(shè)計

31成果展示內(nèi)容設(shè)計成果展示系統(tǒng)通過對各縣上報的中藥資源普查數(shù)據(jù)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(diào)查獲取到的重點調(diào)查信息、一般調(diào)查信息、栽培藥用植物信息、種質(zhì)資源信息、藥材樣品信息、市場調(diào)查信息、傳統(tǒng)知識調(diào)查信息、標(biāo)本信息9個方面數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總統(tǒng)計，提供數(shù)據(jù)的快速查詢、統(tǒng)計和展示。具體展示內(nèi)容如下。

工作方案信息：包括組織機(jī)構(gòu)信息、普查經(jīng)費情況、普查進(jìn)度情況3類信息，22個匯總統(tǒng)計指標(biāo)。

重點調(diào)查信息：包括代表區(qū)域信息、樣地信息、樣方套信息、調(diào)查資源目錄、調(diào)查數(shù)量信息、物種多樣性信息、調(diào)查植物重量、蘊藏量信息等8類信息，89個匯總統(tǒng)計指標(biāo)。

一般調(diào)查信息：包括基原、藥材、標(biāo)本、中藥資源名錄4類信息，56個匯總統(tǒng)計指標(biāo)。

栽培藥用植物信息，包括栽培走訪調(diào)查到的藥材目錄、分布和數(shù)量情況、調(diào)查人員構(gòu)成情況，現(xiàn)地調(diào)查的栽培藥材目錄、分布和數(shù)量情況、栽培藥材物候情況、生長環(huán)境、病蟲害信息等2類信息，126個匯總統(tǒng)計指標(biāo)。

種質(zhì)資源信息：包括種質(zhì)資源的調(diào)查信息和種質(zhì)資源實物2類信息，27個匯總統(tǒng)計指標(biāo)。

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(tǒng)計信息5類信息，119個匯總統(tǒng)計指標(biāo)。

中藥材市場信息：包括市場走訪調(diào)查的商戶信息、市場走訪調(diào)查名錄、工作量統(tǒng)計、調(diào)查的中藥材名錄信息，企業(yè)利用現(xiàn)狀調(diào)查的中藥材名錄、工作量統(tǒng)計信息，進(jìn)出口情況調(diào)查的進(jìn)出口藥材名錄、進(jìn)出口國家名錄、進(jìn)出口企業(yè)名錄、進(jìn)出口藥材調(diào)查工作量等3類信息，28個匯總統(tǒng)計指標(biāo)。

傳統(tǒng)知識信息：包括中藥資源相關(guān)傳統(tǒng)知識的基本信息、調(diào)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(tǒng)計指標(biāo)。

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

32數(shù)據(jù)查看成果展示系統(tǒng)根據(jù)用戶的需求，提供精確檢索和模糊檢索2種方式對數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǔ)數(shù)據(jù)以表格或圖表展示，對具有空間地理信息位置的數(shù)據(jù)信息提供地圖展示功能，實現(xiàn)工作任務(wù)、普查進(jìn)度、樣方套分布等信息的空間展示。endprint

33統(tǒng)計分析針對用戶對數(shù)據(jù)關(guān)注點不同，提供多角度、多維度的檢索條件設(shè)置，根據(jù)用戶需求統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果，統(tǒng)計分析結(jié)果可以通過表格式、圖形式和渲染圖等多種形式表現(xiàn)出來，使分析結(jié)果鮮明、生動、具體。統(tǒng)計范圍分為行政區(qū)域（全國、省、縣）或山脈（建設(shè)中）等。

34空間展示成果展示系統(tǒng)對中藥資源普查成果數(shù)據(jù)中具有空間地理信息位置的數(shù)據(jù)信息，利用GeoServer服務(wù)發(fā)布成地圖，用戶根據(jù)查詢條件，在前端頁面查看相關(guān)普查數(shù)據(jù)的點狀分布地圖。

35制圖輸出成果展示系統(tǒng)采用Echarts組件，用戶可選取指標(biāo)，生成統(tǒng)計直方圖；也可結(jié)合空間地理數(shù)據(jù)信息，生成多色、具有專業(yè)特色的專題渲染圖。并能夠?qū)⒅茍D結(jié)果以圖片的形式保存到本地計算機(jī)，供國家、省、縣三級用戶撰寫報告等使用。

36系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理模塊提供用戶管理、權(quán)限管理和日志管理的功能，包括用戶密碼修改、權(quán)限設(shè)置、日志查看等功能。

4結(jié)語

中藥資源普查成果展示系統(tǒng)以圖表、地圖等多種豐富的數(shù)據(jù)展示形式，提供簡潔的數(shù)據(jù)檢索方式和高效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能，實現(xiàn)了普查工作方案、重點調(diào)查、一般調(diào)查信息、栽培藥用植物信息、種質(zhì)資源信息、藥材樣品采集信息、中藥材市場信息、傳統(tǒng)知識信息、標(biāo)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(jìn)度以及成果轉(zhuǎn)化提供了平臺。

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[責(zé)任編輯呂冬梅]endprint