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中药资源普查成果展示系统的设计与实现
作者：王慧 张小波 格小光 金艳 王凌 赵宇平 景志贤 郭兰萍 黄璐琦 来源：《中国中药杂志》2017年第22期
[摘要]国家中医药管理局从2011年开展全国中药资源普查试点工作之至今，已收集和汇总了大量数据，包括野生药用植物资源数据、栽培药用植物信息、传统知识、标本信息等。传统的纸质记录对成果的查询与共享应用较为不便。该研究采用B/S架构、JavaWeb框架和SOA的方法设计并研发了第四次全国中药成果展示系统。通过对中药资源普查试点上报数据的整合和梳理，为用户提供一体化的数据服务和数据查询展示解决方案。该系统实现了精细的数据分类，具有简洁的数据检索和高效的统计分析功能，利用Echarts组件、GeoServer、OpenLayers等技术提供了图表、地图等多样化的数据展示形式，通过表格、统计图、地图3种形式，从中药资源、时间、空间3个维度，在国家、省（区、市）、县3个层级，对一般调查、重点调查、栽培调查、工作方案、种质资源、药材样品、腊叶标本、中药材市场、传统知识9个方面300多项指标进行查询统计和展示，直观、形象地体现资源的数量、分布、种类等，满足了不同级别用户的数据制图需求，为管理决策提供支持。
[关键词]中药资源普查； GeoServer； OpenLayers； 数据检索； 统计分析； 数据制图 [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
第三次全国大规模的中药资源普查成果主要记录在册，在成果查询和应用方面较为不便。第四次全国中药资源普查，采用数据库技术、计算机网络技术和地理信息系统技术等，获取大量带有空间信息的数据。如何为用户提供一体化的数据服务和数据查询展示解决方案，方便、快速、灵活地查看全国、省、县级野外调查数据及汇总结果，需要重新组织各种上报的中药资
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源普查数据和中药资源已有数据资料，建立中药资源数据展示系统以满足不同用户对中药资源数据信息的不同需求。本文就普查成果展示系统的设计进行简要介绍。 1系统总体架构
11系统总体框架成果展示系统以第四次全国中药资源普查各试点县上报的数据为基础，以国家级、省级、县级三级普查管理人员为服务对象，实现工作方案信息、重点调查信息、一般调查信息等9个方面的数据查询、汇总统计和展示的功能。系统建设的总体目标是实现快速的数据查询、统计与GIS展示，在数据层建立汇总信息数据库，在应用层建立工作方案、重点调查信息等9个方面的数据查询与统计、展示模块，交互层提供各级用户数据的表格查询、地图图表展示功能。系统总体框架见图 1。
12系统功能结构成果展示系统结合中药资源、空间、时间等维度，综合考虑展示系统内容和用户需求，通过表格、统计图及地图、专题地图等形式，提供对中药资源普查数据（包括工作方案、重点调查、一般调查信息、栽培药用植物信息、种质资源信息、药材样品采集信息、中药材市场信息、传统知识信息、标本信息9个方面数据）的查看、统计分析、空间展示、制图输出功能，成果展示系统提供专题服务和系统管理功能，系统功能结构图见图2。 2核心技术
21基于PostgreSQL和PostGIS的成果展示系统数据库设计PostgreSQL[12]是一种对象关系型数据库管理系统（ORDBMS），支持大部分SQL标准，支持复杂查询、外键、触发器、视图、事务完整性、MVCC。PostgreSQL可以用许多方法扩展，比如，通过增加新的数据类型、函数、操作符、聚集函数、索引，免费使用、修改和分发PostgreSQL。PostgreSQL的另一大优点是几乎支持所有类型的数据库客户端接口。
PostGIS[3]是PostgreSQL的一个空间对象扩展模块，提供了空间对象、空间索引、空间操作函数和空间操作符空间信息服务功能。PostGIS最大的特点是符合并且实现了OpenGIS的一些规范，是最著名的开源GIS数据库，使得PostgreSQL成为一个真正的大型空间数据库。 第四次全国中药资源普查，将获取到的海量中药资源数据，数据种类繁多，涉及表格数据、空间数据、非空间数据等多种格式。各级别用户依据自身不同需求希望借助成果展示系统获取各自不同业务需求对应的数据，如对空间信息感兴趣的用户希望成果展示系统可以提供中药资源空间信息数据的一些基本操作，而那些关心中药资源统计数据用户，需要成果展示系统能快速统计所需的中药资源表格数据。因此，对目前获取到的中药资源及相关基础数据的管理就成了重中之重。采用PostgreSQL和PostGIS对这些数据进行有序、有效的组织管理，能积极响应和支持不同用户群体对中药资源数据的需求。
22基于GeoServer和Openlayer的地图数据服务GeoServer（地理信息系统服务器）是OpenGIS Web服务器规范的J2EE实现，利用GeoServer可以方便的发布地图数据，允许用户
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对特征数据进行更新、删除、插入操作，通过GeoServer可以比较容易的在用户之间迅速共享空间地理信息。其次，GeoServer还有诸多优点，如兼容WMS和WFS特性，支持WFST规范；高级数据库支持PostgreSQL，Shapefile，ArcSDE，Oracle，MySQL，MapInfo等；支持上百种投影；能够将网络地图输出为jpeg，gif，png，SVG，KML等格式[46]。
GeoServer是符合OGC WMS/WFS/WCS标准的地图服务器，建设一套完整的WebGIS系统还需要客户端配合，OpenLayers是非常好的一个选择[6]。OpenLayers用于在浏览器中实现地图浏览的效果和基本的Zoom，Pan等功能，不存在浏览器的依赖性，可实现无刷新更新页面，带给用户丰富的桌面体验。
成果展示系统采用GeoServer，将国家、省级、县级3个层面的中药资源普查成果，如普查工作任务位置、样地样方套位置、资源分布等空间数据，以图形、图像方式发布，用户通过操作Web页面，输入查询条件，调用OpenLayers APIs向GeoServer发送请求，根据查询结果在地图上用不同色彩显示相关区域，从而展示普查汇总数据的点状分布地图，也可展示统计数据的专题图。
23基于Echarts组件的图表展示Echarts（enterprise charts），是由百度开发的一个纯Javascript图表库，提供直观、生动、可交互、可个性化定制的数据可视化图表。兼容当前绝大部分浏览器，支持个性化定制的数据可视化图表，增加了用户体验。支持折线图、柱状图、散点图、饼图、雷达图、地图等11类图表；同时提供标题，详情气泡、图例、数据区域、工具箱等7个可交互组件，支持多图表的联动和混搭展现。成果展示系统利用Echarts组件，为国家、省、县三级用户提供了丰富的图表展示方式，直观、形象地展示了中药资源普查的数据。
3系统功能设计
31成果展示内容设计成果展示系统通过对各县上报的中药资源普查数据的梳理和整合，从国家、省级、县级3个层面对县级普查队的工作方案信息，野外调查获取到的重点调查信息、一般调查信息、栽培药用植物信息、种质资源信息、药材样品信息、市场调查信息、传统知识调查信息、标本信息9个方面数据信息进行汇总统计，提供数据的快速查询、统计和展示。具体展示内容如下。
工作方案信息：包括组织机构信息、普查经费情况、普查进度情况3类信息，22个汇总统计指标。
重点调查信息：包括代表区域信息、样地信息、样方套信息、调查资源目录、调查数量信息、物种多样性信息、调查植物重量、蕴藏量信息等8类信息，89个汇总统计指标。 一般调查信息：包括基原、药材、标本、中药资源名录4类信息，56个汇总统计指标。