中药资源信息空间数据库构建

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1、摘要中药资源信息化是中药现代化的基础，中药资源信息只有赋予了空间属性，才具有空间分析功能，才能进行中药资源的深层次分析挖掘，才能进行中药资源区域产业布局。该文以甘草为例，阐述了中药资源空间数据库的建库原则、结构，以及如何构建中药资源信息空间数据库，文章最后阐述了如何基于中药资源空间数据库建立空间分析模型。关键词中药资源信息；空间数据库；GISConstructionoftraditionalChinesemedicineresourcesinformationspatialdatabaseZHAOYu-yang^/1,SUNCheng-zhong2*

2、,YANGZe-dong^/1(1.NanjingUniversityofChineseMedicine,Nanjing210023,China;2.ChineseAcademyofSurveyingandMapping,Beijing100039,China)AbstractTheinformatizationoftraditionalChinesemedicineresourcesisthebasisofmodernmedicine.WithaspatialattributetraditionalChinesemedicineresourcesc

3、ouldbecarriedoutforin-depthspatialanalysis,dataminingandtraditionalChinesemedicineresourcesregionalindustriallayout.Inthispaper,wetookthedataofGlycyrrhizauralensisinthethirdnationalChinesemedicineresourcessurveyastheexperimentaldatadescribedtheprinciplesandstructureoftraditionalChinesemedicineresour

4、cesspatialinformationdatabase.Wealsodescribedtheestablishmentofanalysismodelwiththehelpofthisspatialdatabase.KeywordstraditionalChinesemedicineresourcesinformation;spatialdatabase;GISdoi:10.4268/cjcmm20150643中药资源的分布，具有明显地理特性。奥一种药材的生长与它生长的地理环境有密切关系，如温度、湿度、日照、海拔高度等，这些环境因素在中药资源数据中并没有体现由来，因此只有把中药资源数据与空间

5、地理数据结合起来，使中药资源信息具有空间属性，才能进行中药资源信息的空间表达，更具有决策所需的直观性和可视性¹。只有将中药资源数据和空间数据很好地结合起来，才能发挥和挖掘中药资源数据的巨大效能。集成信息不仅充分反映了中药资源数据数量和质量，还能将其准确定位到空间上，得到中药资源数据的地理空间分布。这样，才能和一系列社会经济因素有机的结合起来，实现中药资源的合理布局及可持续利用。空间数据库的研究始于20世纪70年代的制图与遥感领域，随着计算机的飞速发展得到迅猛发展。20世纪90年代空间信息在中药资源领域应用开始，中国药材资源地图集中编制中的128种单

6、品种药材数据就应用了空间信息技术处理及表达²,从21世纪初到现在的10多年间，空间信息技术在中药资源领域的研究应用进入快速发展期^3-12。当前正在进行的第四次全国中药资源普查与之前中药资源普查在技术环节最大的区别，就是使用了空间分析的核心技术一一3s技术（地理信息系统、遥感、全国定位系统）。3s技术的使用，不但极大了提升了普查数据收集、整理、管理及空间展示的便捷性和直观性，更有力地保障了普查数据及工作的质量。例如，全国中药资源普查数据库是借鉴了中药道地药材空间分析数据库的研制思路<sup>1

7、3</sup>,采用地理信息系统作为底层；各地野外调查中用普遍用到了GPS,一些普查队甚至用了PDA;遥感技术被用于各地生境分类，用于支持样方设计。空间信息应用目的是为了有效利用遥感资源绘制各种地图。由于传统数据库在表示、索引等方面的不足从而形成了空间数据库这一领域^3-4。随着其不断的发展，如今空间索引的方法日趋成熟，并广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、城市规划等方面。随着空间数据库技术的发展，数据空间化管理成为先进信息技术的重要组成部分，建立中药资源信息空间数据库，是实现中药资源可持续化利用的重要数据支撑。本文以贝母为例，介绍中

8、药资源信息空间数据库构建的原则、结构及流程，以期为类似数据库的借鉴提供参考。1中药资源信息空间数据库建库原则及结构1.1空间数据概念及中药资源的空间属性数据是现实世界逻辑描述的基础概念，数据包含基本的属性特征，用于表示数据要素的基本属性。有些数据的应用性依赖于数据的现势性，如交通状况、天气预报等，此称之为时间特征。在深层次应用中，数据还包含第3个特征一一空间特征。空间特征是指由要素空间位置展现由的数据特征，空间特征包含要素的位置、形状，以及由要素空间位置衍生的要素间拓扑关系，当将要素置于地图上空间表示时，空间特征还包含地图比例尺、分辨率等尺度特征。中药资源的生长分布与其空间位置密切相关，其所处

9、的空间位置决定了中药资源生存的环境，进而影响该中药材的道地性。因此，中药资源的道地性、分布等都具有空间特征属性。1.2中药资源信息空间数据库构建基本原则由于中药资源信息空间数据库结构关系复杂、数据类型繁多、服务对象众多，所以建库之前应首先确定建库的指导原则，以便使建库工作快速、高效地进行。主要考虑以下原则。规范性。中药资源信息空间数据建库的主要规范包括：数据分类规范、数据编码规范、数据作业规范、数据格式规范、数据结构规范、数据质量规范、元数据规范等，所有的数据都应该严格按照这些规范来进行采集、输入、编辑、处理和储存工作。空间-属性一体化。中药资源信息要素的特点主要体现在空间分布性和属性多维性，

10、前者用来描述中药资源信息的空间特征，如位置坐标、生长形态等，后者表示中药资源信息的属性特征，如数量、质量等，二者的有机结合才能准确地表达中药资源信息的信息特征。所以，中药资源信息应尽量做到空间一一属性一体化，便于决策分析使用。1.3中药资源信息空间数据库结构空间数据结构是指适合于计算机系统存储、管理和处理的地学图形的逻辑结构，是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述¹⁴。空间数据有广义、狭义之分，狭义空间数据仅指要素的空间位置以及要素间拓扑关系，广义空间数据则包含要素的属性特征，本文中“空间数据”特指广义空间数据<sup>17<

11、;/sup>。空间数据库其本质是空间数据集，是地理信息技术的重要组成部分。中药资源信息空间数据集包含栅格数据集、矢量数据集以及中药资源信息数据。中药资源空间数据库基本结构见图1。2中药资源信息空间数据库构建2.1中药资源信息空间数据构建技术路线中药资源信息包括数量特征和属性特征2个方面，通过与空间数据（地图）属性连接建成空间数据库。以甘草药材产量、蕴藏量数据信息为例，建库技术路线见图2。2.2以甘草数据为例阐述其建库流程根据上述单品种药材建库技术流程框图，其流程如下：准备中药资源产量数据表、中药资源类型表。提取中药资源名称为“甘草”的相关属性表。在空间基础地理数据基础上，根据行政区划名称

12、与中药资源采集地名称，进行属性表与空间图像关联，见图3。检查错误数据，查找并修改超生容错范围的数据。将正确数据入库，构建单品种药材产量、蕴藏量数据库。3基于中药资源信息空间数据库的分析模型建立中药资源信息空间数据库的构建的目的是实现中药资源信息的有效管理和挖掘分析，其技术基础是数据库技术和GIS技术，而依据GIS技术建立中药资源空间信息分析模型是应用的关键。环境因子数据、中药资源数据和国家基础空间数据是分析模型计算和模拟的基础，数学计算模型和GIS空间分析模块是整个中药资源分析模型的“运行中枢”，分析模型的建立是一个综合分析、计算的过程。基于GIS的中药资源信息分析模型框架图见图4。在自然界中

13、，中药资源信息只是若干信息中一个“数据层”，通过GIS应用平台，利用空间分析和数据挖掘技术，对与中药资源分布有关的若干地理生态因子“数据层”进行空间相关性分析，得由中药资源内在知识。上述分析模型体现在中药资源空间数据分析挖掘过程中，见图5。4小结中药资源领域过去进行的分析大多是以经验为基础的定性分析，缺少与科学数据结合的定量分析¹⁵。随着空间信息技术、计算机技术和网络技术的发展，使人们能够快速、实时的获取有关地球和外层空间的大量信息，极大地促进了地理空间信息获取与应用相关学科的交叉和融合，空间信息技术应用服务范围正在不断扩大到与空间信息有关的各个领

14、域¹⁶。近些年，地理信息技术在中药资源领域进行了应用，取得了一些成果。中药资源信息空间数据库的构建是中药资源信息化建设的需要，只有将中药资源信息构建成空间数据才具有空间分析能力，才能与中药资源的生态环境信息叠加，才能利用现代信息与分析手段挖掘由中药资源内在的知识，为中药资源区域产业布局以及可持续利用提供技术支撑。参考文献1孙成忠，陈士林，赵润怀.地理信息系统与中药资源信息化建设J.中国现代中药，2006(10):4.2张洪魁.中国药材资源地图集M.北京：科学生版社，1996.3GuoLanping,HuangLuqi,LinShufang.3Ste

15、chnologiesan出heirapplicationincontinuoususageofresourcesoftraditionalChinesesmedicineC.Beijing:TraditionalMedicineandPeoplesHealth,2004.4郭兰萍，黄璐琦，蒋有绪.“3S”技术在中药资源可持续利用中的应用J.中国中药杂志，2005,30(18):1397.5郭兰萍，黄璐琦，阎洪，等.基于地理信息系统的苍术道地药材气候生态特征研究J.中国中药杂志，2005,30(8):565.6陆建伟，张小波，李海涛，等.全国中药资源普查县级工作关键环节和内容要求J.中国中药杂志

16、，2013,38(16):2653.7马卫峰，张小波，郭兰萍，等.基于空间信息技术的野生广布种药用植物资源蕴藏量估算方法研究J.中国中药杂志，2013,38(8):1130.8张小波，郭兰萍，黄璐琦，等.高光谱遥感在药用植物监测研究中的应用探讨J.中国中药杂志，2013,38(9):1280.9张小波，李大宁，郭兰萍，等.关于建立中药资源动态监测机制的探讨J.中国中药杂志，2013,38(19):3223.10张小波，郭兰萍，黄璐琦.LUCC相关研究在中药资源研究中的应用探讨J.中国中药杂志，2012,37(11):1517.11张岳，马卫峰，张小波，等.中药资源普查数据校验的方法与探讨J.中国中药杂志，2013,38(13):206