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基于网格优化的中药材空间管理信息系统
张 艳1 ,曹 慧1* ,尹永田2 ,刘 萍1*
( 11 山东中医药大学理工学院,山东 济南 250355; 21 山东中医药大学 网络与教育技术部, 山东 济南 250355)
摘 要:指出了中药栽培在中药发展中的重要性 ,并简单介绍了当前基于 3S技术中药材空间管理信息系统在中药
资源中的应用,构建了基于网格技术的 WEBGIS的框架体系, 并论述了其在中药材空间管理信息系统应用中的优
越性。
关键词:中药材;空间管理信息系统;网格
中图分类号: T P319 文献标识码: A 文章编号: 025322670(2009) 0420658203
Application of WEBGIS based on grid technology in space management information system
for traditional Chinese medicinal materials
ZHANG Yan1 , CAO H ui1 , YIN Yong2t ian2 , LIU Ping1
( 11 Institute of Science and Technology, Shandong University of T raditional Chinese Medicine, Jinan 250355,
China; 21 Department of Network and Educational Technology, Shandong University of Traditional
Chinese Medicine, Jinan 250355, China)
Key words: t radit ional Chinese medicinal mater ials ( TCMM) ; space managment informat ion system;
grid
由于中药资源有限,中药栽培就成为中医药生存和发展
的前提条件,是临床用药药效保障的关键环节,但从目前情
况来看,我国中药栽培大部分还停留在农民散种的经验种植
水平,缺乏科技指导, 中药的质量不稳定及农药残留普遍存
在。因此制定中药材 GAP, 建立 GAP生产基地是中药现代
化、国际化、产业化的必由之路,是中医药发展和走向国际市
场的必然趋势。5中药材生产质量管理规范(试行)6于 2002
年 3 月 18 日经国家药品监督管理局局务会审议通过, 自
2002 年 6 月 1 日正式实行, 使我国的中药栽培逐步实现与
国际中药材生产规范接轨。但由于缺乏有效的空间信息管
理技术和方法,我国的中药材栽培的规模化、规范化与国际
水平还有一定差距[1, 2]。基于 3S技术中药材空间管理信息
系统的研究迫在眉睫。
1 中药材空间管理信息系统的应用现状
中药材空间管理信息系统的核心技术是 3S 技术, 它是
遥感( remote sensing, RS)、地理信息系统( geographic infor2
mation system, GIS ) 与全球定位系统 ( globa l positioning
system, GPS) 3者的集成,其中 GIS是 3S技术的核心。
GIS是在计算机硬件支持下,充分运用地理信息科学和
系统工程理论, 科学管理和综合分析各种地理数据, 提供管
理、模拟、决策、规划、预测和预报等任务所需要的各种地理
信息的技术系统。分析功能是 GIS的核心。GIS通过不同
的地理信息模型来实现空间分析与属性分析功能 ,把空间数
据与属性数据相结合, 实现数据库中空间数据和属性数据的
连接、检索和查询,从而实现对空间数据信息的管理[ 3]。基
于 GIS开发的/中药材生态适宜性评价系统0已应用于中药
#658# 中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 40卷第 4期 2009 年 4 月
* 收稿日期: 2008210217 作者简介:张 艳( 1983 ) ) ,女,山东济宁,硕士研究生,研究方向为生物医学信息处理与分析。
E2mail: zh01984@126. com Tel: 13153114160
* 通讯作者 曹 慧
材适宜性评价[4, 5]。
3S集成技术是当今空间科学领域的一个研究前沿。近
年来, 3S技术在国防、工业、农业以及交通运输业发展迅速,
但在中药材信息空间管理上才刚刚起步,目前主要应用于以
下两个方面[6]。
11 1 对道地药材形成的环境机制的研究:通过构建地理信
息模型,实现对道地药材空间与属性分析。以 3S 技术为基
础,建立用于各类中药资源及道地药材空间分析的数据库。
该数据库以 GIS 技术为底层 ,集成了多个空间分析的软件,
支持 GPS及 RS数据的导入和分析。主要有数据的输入管
理及融合、遥感分析、空间插值分析、空间统计分析、空间分
析等基本功能。不但能将与道地药材相关的空间数据和属
性数据连接在一起,实现对道地药材地理位置或者属性的查
询与检索;而且还可以实现对与道地药材相关的地理数据
(如土壤因子、气候因子等 )的空间分析,为道地药材形成的
环境机制的研究提供实时、准确的依据,从而可提高道地产
区药材的质量。
11 2 在中药材扩种、引种中的应用:道地产区即中药材的野
生分布区是药材最适宜生长的区域,产出的药材在同种药材
中质量最好。但由于受地区和环境的影响较大,部分道地药
材的产量受到很大限制, 难以实现药材的规模化生产, 这就
需要将一些中药材引种、扩种。实现这一目的的手段就是采
用先进的 3S技术, 以 GIS为技术底层建立空间信息数据库,
通过对道地产区土壤、气候等诸多因子与其他地区进行相似
性差异分析,将与道地产区相似性差异程度最小的地区作为
中药材的适宜产地,实现中药材的规模化生产,提高中药材
的质量,对于各地发展药材生产具有较好的指导意义。
2 存在问题及解决方案
目前对中药材空间信息的分析中,作为 3S技术核心的
GIS是基于早期的计算机技术来设计和开发的, 在很大程度
上限制了 GIS 软件的进一步发展和应用。具体表现在:成本
高,维护费用大;数据共享困难;操作复杂;不具备跨平台的
特性。这就要求使用其系统的用户具有一定的行业计算机
知识,无法理想地实现信息的共享、发布等功能,从而在很大
程度上限制了中药材规模化生产以及道地药材空间信息管
理的切实可行性。
基于网格技术的WEBGIS是在传统 GIS 纳入 Internet
的基础上借助网格技术开发的产物,不仅可以实现所有可共
享资源的充分共享,还可实现共享资源的一体化管理, 能够
较好地实现中药材空间管理信息系统对于异构空间信息的
互操作和空间分析决策功能。
21 1 基于网格技术的WEBGIS框架体系:构建基于网格技
术WEBGIS框架体系的关键是解决广域环境下各种中药材
空间信息处理资源的共享和协同工作,真正实现中药材资源
庞大海量异构空间数据的处理,完善中药材空间管理信息系
统的功能。鉴于此,本文在综合考虑中药材的分布、产量及
质量与其生境的密切关系,以及对中药材资源产地适宜性分
析及对某些中药材引种、扩种研究需要的基础上, 并结合中
药材空间管理信息系统的功能结构特点, 以现有网格体系构
为基础, 构建WEBGIS框架体系(图 1)。
图 1 基于网格技术的WEBGIS的框架体系
Fig. 1 Framework of WEBGIS based on gr id technology
从图 1可以看出, 网格核心中间件是网络系统中连接上
层应用和下层资源的纽带, 提供对网格的管理功能。本框架
体系通过网格核心中间件屏蔽了下层资源和计算服务的异构
性,并为上层应用接口层提供统一的访问接口, 将地理上分
布、系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储
系统、地理信息系统、虚拟现实系统等, 通过高速互联网连接
并集成起来, 形成对用户透明的虚拟人空间信息资源的超级
处理环境。从而对现实地理环境中分布的各种中药材资源进
行有效地管理,为整个网络应用提供高效、安全、可靠的服务。
进而实现中药材空间管理信息系统对中药材资源专业建模的
支持,完成对异地分布的各种地理环境资源的空间属性分析
和空间决策, 并且能够满足用于对数据及用户之间的频繁操
作与交互。
本框架体系中各层在逻辑上相互独立, 可以实现中药材
空间管理信息系统应用范围的扩展, 从而实现不同生境条件
下的中药材生长状况、产量、质量等信息的计算机逻辑模糊
判断, 并通过交互式查询,提供各类信息及分析结果的资询。
21 2 主要理论依据:本框架体系以开放网格服务体系( open
grid services ar chitectur e, OGSA)为构建基础。OGSA 是目
前最流行、最常见的网格体系结构, 它是在以 IBM 为代表的
工业界的影响下, Ian 等人结合最新的 Web 服务技术提出
的, 已成为实际开发默认的标准WEBGIS[ 7]。
OGSA 将一切都抽象为服务, 包括计算机、程序、数据和
仪器设备等。这种抽象将资源、信息、数据等统一起来,有利
于通过统一的标准接口来管理和使用网络。为了使服务的
思想更加明确和具体, OGSA 提出了/ 网格服务0的概念。网
格服务是一种 Web Service, 它提供一种基于服务的框架结
构, 面对的一般都是永久服务。而在网格环境中,大量存在
的是临时的短暂服务, 所以 OGSA 结合 Web Service提出了
网格服务, 用于解决与临时服务有关的服务发现、动态服务
创建以及服务生命周期管理等问题。基于网格服务的概念,
OGSA 的整个网格看作是/网格服务0的集合, 但是这个网格
#659#中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 40卷第 4期 2009 年 4 月
服务不是一成不变的, 而是可以扩展的,这反映了网格的动
态特性。网格服务是一种特殊的 Web 服务, 它提供了定义
良好的接口集合, 遵循特殊的、为支持网格而制定的规范。
网格服务通过定义接口来完成不同的功能,服务数据是关于
网格服务实例的信息,因此, 网格服务可以简单地表示为/ 网
格服务= 接口/行为+ 服务数据0。
在 OGSA 中,可以基于简单的、基本的服务, 形成更复
杂、更高级和更抽象的服务。一个复杂的计算问题可能包括
网络、存储、数据查询和计算资源等各方面的服务,可以将这
些基本的服务组织起来,形成一个高级的抽象服务。
21 3 相关算法探讨: 本框架体系通过随机高级 Petri 网
( stochastic high2level Pet ri net, SH LPN)模型来解决服务发
现、动态服务创建以及服务生命周期管理等问题, 从而实现
对用户的最优服务。SHLPN 是一种新型 Petr i网, 它是图
形的、数学的模型和分析工具, 适合于系统资源管理、任务调
度方案和性能模型的研究,已经广泛地应用在计算机科学、
通信网络和管理与控制等领域[8] , 在 SH LPN 中, 任务的到
达和接受服务由时间变迁来表示,和服务的速率与系统的状
态相关。任务进入缓冲队列和共享互斥区由瞬时变迁表示。
瞬时变迁比时间变迁有更高的实施优先级,缓冲队列由位置
来表示,缓冲队列的占有程度由位置的标识( marking)表示,
允许变迁的实施条件用变迁的可实施谓词规定,当谓词条件
满足时,变迁才能实施。以下给出 SHLPN 模型相关假设及
其变迁和位置的含义描述:
1)设需求端有 n 类请求, 任一类请求到达为泊松( Pois2
son)过程,第 i( 1[ i [ n)类请求 r i 到达速率为Ki。i类请求
可以进入m 个队列中的任一个队列 q j ( 1 [ j [ m) , 队列 qj
的容量为b j。当接纳请求所有 m个队列的容量都满时, 请
求到达过程中断。
2)服务不同请求可有不同的服务时间,设共有 p 个服务
器,使用标识符 s j ( 1 [ j [ p)表示第 j 个服务器,服务速率为
vj。服务速率是独立的指数分布。
3) d ij表示调度的执行,调度由其联系的可实施谓词和可
实施概率表达; qij表示集中器管理的用户队列,容量为 bi j。
变迁的可实施谓词表达为: 6m
p = 1
M( qij ) > 6
m
p = 1
bi j ( 1)
变迁 d ij的可实施概率p i j为:
p i j ( M)=
1
+ D + j I D
0 otherwise
( 2)
其中, D= p M(qip )vip = min(
M(qi1 )
vil
, M( qi2 )vi2
, , ,
M(q im )
v im
)且M(qip ) < bip

( 3)
3 结语
通过所构建的基于网格技术的WEBGIS的框架体系在
中药材空间管理信息系统中的成功运用, 彻底避免了由于传
统 GIS局限性对本系统数据库所造成的功能限制, 真正实现
了地理上分布的海量、异构中药材资源空间信息的互操作,
提高了本系统数据库的空间分析决策功能, 从而为中药材资
源的产地适宜性分析以及引种、扩种打下了良好的基础, 在
中药材资源中有良好的应用前景。
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新药研发风险及创新管理机制的应对
李认书1 ,朱永宏2 ,孙 鹤1, 2* *
( 11 天津大学药物科学与技术学院,天津 300072; 21 天津天士力集团有限公司,天津 300402)
摘 要:面对新药研发的高投入、高风险、周期长, 新药研发行业的管理者积极探索创新管理体制,以提高新药研发
的收益。将项目管理体制引入新药研发管理,是近年来的管理创新。探讨了项目管理体制在应对新药研发面临的
挑战所具备的优势,提出了创新管理模式是提高新药研发能力的有力保障。
关键词:新药研发;风险;项目管理
中图分类号: F2 文献标识码: A 文章编号: 025322670(2009) 0420660204
#660# 中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 40卷第 4期 2009 年 4 月
* 收稿日期: 2008210224 作者简介:李认书( 1973 ) ) ,女,天津大学药物科学与技术学院在读博士,主要研究方向为新药研发政策法规研究与新药研发管理。
T el : (022) 26736522 E2mail: sh ulaminv@163. com
* 通讯作者 孙 鹤 T el: ( 022) 26735089 E2mail: henrysunu sa@gmail. com