基于GIS的中药资源动态监测填报系统的设计与实现

张恬　李军德　程蒙　李颖　林仲彬　沈艺华　黄璐琦

[摘要]中藥资源动态监测数据填报是中药资源动态监测体系的日常工作和重要任务之一，数据真实、准确是中药资源动态监测持续、健康发展的基础，而信息化是提升数据填报效率、填报质量的有效手段。为实现对全国中药资源变化的实时掌握，构建了中药资源动态监测填报系统。为解决实践中出现的问题，使用GIS技术实现了数据的多维化，提升了数据的安全性、实用性与规范性，为数据的后续处理奠定了基础。根据业务要求设计了12个表单，98个采集指标以满足中药资源动态监测工作的需要。该文从中药资源动态监测填报系统的开发内容、设计与实现、主要功能特点及应用效果进行了具体介绍。就GIS技术在中药资源动态监测数据填报中起到的作用，以及该系统是如何实现中药材的种植、生产、销售等数据的日常填报，满足中药材市场、集散地、种植地等外业环境的快速定位与信息收集等功能进行了阐述。

[关键词]GIS； 中药资源； 动态监测； 填报

[Abstract]The dynamic monitoring data of traditional Chinese medicine resources is one of the important tasks of the dynamic monitoring system of Chinese medicine resources，the system has formed a periodic monitoring data reporting mechanism Data authenticity and accuracy are the basis for the sustainable and healthy development of Chinese medicine resources dynamic monitoring，information technology is an effective means to improve the efficiency of data reporting， reporting quality Data production based on dynamic monitoring is of great significance for grasp the trend of change and development of Chinese medicine resources In order to achieve the realtime control of changes to the national Chinese medicine resources， we build the Chinese medicine resources dynamic monitoring system In order to solve the problems in practice， we have upgraded the fill system by using the data of GIS In order to achieve the multidimensional， improve safety， practicality and standardization of the data， which laid a foundation for subsequent processing of data The system can collect the information of the cultivation of Chinese herbal medicines，production and sales of daily reporting data， provide the Chinese herbal medicine market，fast growing industry environment such as positioning center In this paper， the design and implementation of the system are expoundedAccording to the business requirements， we designed 12 forms， 98 collection indicators to meet the needs of dynamic monitoring of traditional Chinese medicine resources This paper will introduce the development content， design and implementation， main function characteristics and application effect of the national Chinese medicine resources fill System To explain the role that GIS technology plays in the system and how to realize the cultivation of Chinese herbal medicines， production and sales of daily reporting data， provide the Chinese herbal medicine market，fast growing industry environment such as positioning center，and information collecting

[Key words]GIS； traditional Chinese medicine resources； dynamic monitoring； fill inendprint

随着中药材产值以年均20%的速度增长，中药资源的利用需求不断增大，中药资源作为中药产业的基础所面临的压力逐年加大。为摸清我国中药资源情况，实现对中药资源变化的实时掌握，构建中药资源动态监测体系是第四次全国中药资源普查的一项重要任务。而中药资源动态监测数据填报主要完成中药资源的日常监测、数据采集与报送，是动态监测体系为政府、药农、药商、药企及普通公众提供技术和信息服务的基础。在这种情况下如何获取有效信息变得至关重要，更好地实现中药资源信息化是设计基于GIS（geographic information system或 geoinformation system，GIS）的中药资源动态监测填报系统的初衷。中药资源动态监测填报系统的开发目标是在实现全部填报系统功能的同时兼具便捷性、先进性、实用性、规范性及稳定性，以支持中药资源动态监测体系的长期工作。

1中药资源动态监测填报系统的开发内容

业务内容上，中药资源动态监测体系的工作主要包括信息服务与技术服务两大类。其中，信息服务包括中药材种植信息服务、中药材产新信息服务、中药材交易信息服务、中药材从业者数据信息服务、中药材报告信息服务、中药材其他信息服务。技术服务则包括中药材基原和真伪鉴定服务、中藥材质量检测服务、中药材外源污染物检测服务、中药材种植基地和品种选择服务、中药材种子种苗质量检测服务、中药材种植技术服务、中药材病虫草害防治服务、中药材采收加工服务、人员培训和技术推广服务、中药材样品和标本采集服务。根据以上服务内容填报系统内置了市场调查表、产地调查表、抽样监测表、医院监测表、药企监测表、病虫害调查表、进出口情况调查表、技术培训与服务表（技术培训表、信息服务表、技术服务表）、客户信息表、供需信息表、中药材种植与产新情况调查表以及野生药材产量估测表共计12种表单，以满足中药资源动态监测体系需进行的6项信息服务与10项技术服务的调查、统计需求，并可根据实际需求随时调整调查内容与范围。

所填报信息内容根据表单类型共计98个监测指标，其中，基础指标18项（上报单位、监测人、监测地点、客户信息、备注、对象类型、对象名称、单位性质、组织机构代码、行政区划、联系人、联系电话、邮箱、调查时间、上报时间、发布时间、结束时间、省级中心审核时间），药材指标10项（药材名称、药材基源、规格、等级、产地、野生或人工、价格、成交量、产地成交价格、产地成交量），检测指标6项（监测项目、样品来源、是否符合药典标准、监测机构/监测人、是否出具监测报告、报告摘要），饮片、药品指标21项（调查医院名称、收购饮片名称、收购饮片量、收购价格、饮片规格、饮片等级、饮片产地、药品名称、药品零售价、厂家、批号、规格、销售量、销售周期、说明、调查企业名称、饮片年产量、药品产量、药品销售量、饮片产量、药品产量），种植指标19项（病害种类、发病率种植户/机构名称、种植面积、种子来源、种子单价、种子成本、土地成本、人力成本、水肥成本、其他成本、总成本、土质类别、种植方法、亩产量、收获面积、产新单价、植被类型、产量估测、估测依据），出入境指标6项（进口地、出口地、商品类型、商品价格、商品运输量、商品产地），服务指标18项（培训地点、培训名称、培训起始时间、培训结束时间、培训内容、培训讲师、受训人数、受训人员名单、服务项目、规模、资料上传服务名称、服务人次/企业次、创收金额、服务方式、服务地点、上传凭证、发布内容、内容类别）共计98个监测指标。

2中药资源动态监测系统的设计与实现

21系统设计

根据中药资源动态监测填报系统所涉及的业务服务，建设业务支持、基础支持以及数据库支持这几部分（图1）。

22主要技术

221GIS地理信息系统是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[1]。具有以下特点：①收集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性。②运用计算机仿真样本序列的地理分析方法，进行空间数据分析，收集有效信息。③通过对地理空间数据管理的计算机系统的支持，使地理信息系统可以快速、准确的合成复杂的地理空间定位系统的动态分析与处理。

222移动GIS （mobile GIS）系统是以智能手机或平板电脑为终端、结合北斗、GPS或基站为定位手段的GIS系统。移动GIS 是以空间数据库为数据支持，地理应用服务器为核心应用、无线网络为通讯桥梁，移动终端为采集工具和应用工具的综合系统。由于业务人员经常深入田间、市场等外业环境，监测采集的数据类型多、数据量大，监测填报数据的实时性要求不高。综合这些因素，移动端填报系统以智能手机作为载体，方便业务人员携带。

本系统移动GIS引擎采用全功能应用引擎，可离线或在线应用，以满足中药资源调查既需实时在线对采集调查的路线进行规划记录，也有在野外调查网络状况不好的情况下对数据进行采集记录的工作需要。

223多节点服务群集与负载均衡技术本系统采用多节点服务群集与负载均衡技术可最大限度减少系统宕机次数（图2）。

集群是由2台或多台节点机（服务器）构成的一种松散耦合的计算节点集合，为用户提供网络服务或应用程序（包括数据库、Web服务和文件服务等）的单一客户视图，同时提供接近容错机的故障恢复能力。集群系统一般通过2台或多台节点服务器系统通过相应的硬件及软件互连，每个群集节点都是运行其自己进程的独立服务器。这些进程可以彼此通信，对网络客户机来说就像是形成了一个单一系统，协同向用户提供应用程序、系统资源和数据。除了作为单一系统提供服务，集群系统还具有恢复服务器故障的能力。集群系统还可通过在集群中继续增加服务器的方式，从内部增加服务器的处理能力，并通过系统级的冗余确保固有的可靠性和可用性[2]。endprint

在服务器集群这种体系结构中，集群服务器负责管理所有与它具有监听和报告关系的 GIS 服务器中的iServer服务。所有GIS服务器中的各种类型的iServer服务都是通过地图名标识由集群服务器统一进行调度和任务分派。这样多个服务器可以像一台服务器一样使用，从而提高了性能，同时也方便开发和部署。

224富客户端开发技术富客户端（rich client），即富因特网应用程序（rich internet applications，RIA），是利用具有很强交互性的富客户端技术为用户提供一个更高和更全方位网络体验。RIA集成了桌面应用程序的交互性和传统Web应用程序部署的灵活性和成本分析[3]。本系统采用SuperMapiServer Java作为GIS发布引擎，可实现空间信息和服务的可视化交互开发，并使用SuperMapiClient提供的丰富的可视化效果等特点，实现丰富、美观的地图展示。

3中药资源动态监测填报系统的主要功能模块

31日常监测工作模块数据填报

单位根据国家中心制定的要求，按周填报中药动态监测数据，填报载体为市场调查表、产地調查表。其中市场调查填报内容包括上报单位、监测人、药材名称、药材基源、规格、等级、产地、野生或人工、价格、成交量、监测地点、客户信息、备注、调查时间、上报时间、省级中心审核时间共计16项指标，除野生或人工与备注外均为必填项。而产地调查则需填写上报单位、监测人、药材名称、药材基源、规格、等级、野生或人工、成交价格、产地成交量、监测地点、客户信息、备注、调查时间、上报时间、省级中心审核时间共计15项内容，除药材基源与备注选填外均为必填内容。填报的形式包括表格、图片、音频、视频等，并可基于地图进行数据填报。主要功能包括数据填报、数据审核与监测内容选择。

32临时任务模块管理

除日常监测外的其余10种表单，98个监测指标在其中均有体现，填报项中60%以上为必填项。本模块提供临时任务的新增、修改、下达、查询、删除、提醒功能，并可对下级单位上报的数据进行审核。并具备定时提醒功能，支持从同类历史任务中创建并下达新任务（图3）。

33监测数据质检模块

本模块能够对中药资源动态监测数据进行质量检查，以提升数据的质量。系统根据提供的质量检查指标和规则进行数据自动检查。质检规则包括必填项有字段、字段类型、字段长短、特定字段的填写范围这4大类指标。特定字段的填写是基于现有数据库中行政区、药材、规格、等级、价格区间信息数据归纳总结而来，分析各类中药材在不同地区的价格区间，以此作为价格数据的质检基础。质检结果可在系统中查询、浏览，同时生成质检结果报告，发送相关业务人员。

34监测数据高级查询模块

本模块通过对数据的整合处理，将数据存储到数据仓库中，方便用户根据药材名称、产地、时间等条件进行查询，数据结果可下载到本地，以Excel格式存储。

35成果可视化模块

系统内有记录的监测机构，可以在地图上以特殊的标注展示出来，使用者可以直接的通过不同的图标区分不同类型的监测机构，点击地图上的标注，弹出详细信息视窗，可以进一步查看监测机构的详细信息。

36客户信息维护模块

可根据实际情况对监测系统中的客户信息表内容进行新增、修改、删除等操作，便于线上线下工作的开展。

4中药资源动态监测填报系统的特点及应用效果

基于GIS的中药资源动态监测填报系统在监测内容上包括中药材饮片、中成药等，在调查对象上包括市场、产地、药企、医院、药店，实现了对中药资源动态监测体系工作的全面覆盖。

加入移动端填报功能，使信息填报更方便、更快捷、更准确。智能移动终端的引入，将“点到点”的填报方式变为“多端到点”的填报方式，数据填报将不局限于监测站，可以更好的调动中药行业的从业人员，发动更多专业人员共同监测中药资源的日常变化，更全面、更高效、更准确的获取中药资源动态监测信息。本系统采用移动GIS引擎、利用GPS/北斗定位技术，实时定位，并自动关联周边药材市场、集散地、种植地等，方便业务人员快速选择调查地点。同时可利用历史填报数据，简单修改即可完成新数据的填报，减少业务人员的重复劳动，提高工作效率。

本系统通过合理的功能设计可以充分满足中药资源动态监测体系在数据采集方面的工作要求。通过引入GIS技术，可在规范化、信息化的全面采集中药资源动态信息的基础上，收集、管理、分析和输出多种地理信息，使所收集信息兼具空间性与动态性。通过运用计算机仿真样本序列的地理分析方法，进行空间数据分析，收集有效信息，通过对地理空间数据管理的计算机系统的支持，使地理信息系统可以快速、准确的合成复杂的地理空间定位系统的动态分析与处理，方便与收集到的中药材资源产量、质量、价格等信息进行整合分析。为中药资源动态监测信息的分析与处理奠定了基础，是实现中药材资源预警的基础，可以为中药材资源相关方针策略的制定提供数据支持。

[参考文献]

[1]马志荣， 吴坚3G技术在农业信息采集中的应用[J]工业控制计算机，2010（7）：40

[2]巴哈提亚尔，聂波，宋子龙 网络负载均衡技术研究和应用[J] 中国管理信息化，2014（3）：68

[3]许建林 富客户端技术的研究及其应用[D]南昌：南昌大学，2006

[责任编辑吕冬梅]endprint