戚元華　王慧　張小波　金艷　格小光　景志賢　王凌　趙宇平　郭蘭萍　黃璐琦

[摘要]該研究基于手機端，融合GPS定位、偏移校正、語言識別以及軟件和數據庫網絡技術，開發(fā)了中藥資源普查（一般調查）移動端數據采集系統(tǒng)，實現了中藥資源種類、位置、圖片、時間、標本5項核心內容15個核心指標的采集記錄功能，采集數據導入全國中藥資源普查信息管理系統(tǒng)兩方面的功能?；谑謾C移動端的數據采集系統(tǒng)可以快速的定位經緯度、海拔信息，方便拍攝各種類型的中藥資源照片、標本照片、生境等照片，實現和中藥基原信息的自動關聯，還可以通過語音識別功能來協助記錄資源特征、環(huán)境特征等信息，并有效記錄標本的采集相關信息?；谥兴庂Y源普查數據填報客戶端的數據整理平臺，可以有效輔助內業(yè)整理，將移動端的數據導出到電腦端，數據整理完畢后并上傳到中藥資源數據普查填報數據庫中，為第四次全國中藥資源普查野外調查工作提供強有力的技術支撐。

[關鍵詞]中藥資源普查； 移動端； 一般調查； 數據采集

[Abstract]In this paper， a data acquisition system based on mobile terminal combining GPS， offset correction， automatic speech recognition and database networking technology was designed implemented with the function of locating the latitude and elevation information fast， taking conveniently various types of Chinese herbal plant photos， photos， samples habitat photos and so on The mobile system realizes automatic association with Chinese medicine source information， through the voice recognition function it records the information of plant characteristics and environmental characteristics， and record relevant plant specimen information The data processing platform based on Chinese medicine resources survey data reporting client can effectively assists in indoor data processing， derives the mobile terminal data to computer terminal The established data acquisition system provides strong technical support for the fourth national survey of the Chinese materia medica resources （CMMR）

[Key words]Chinese materia medica resources survey； mobile terminal； commonlysurvey； data acquisition

中藥資源普查工作包括一般調查和重點調查等主要工作任務，一般調查是隨機調查，在野外中藥資源調查的過程中，隨時發(fā)現各種藥用植物并做好記錄工作；重點調查是在提前預設的樣地、樣方套內進行普查作業(yè)。重點調查基于PDA的數據采集端[1]，協助普查隊員進行重點調查數據信息采集，尚無協助普查隊員進行一般調查的采集系統(tǒng)。

1需求分析

一般調查的目的是掌握區(qū)域內可藥用資源種類和分布等信息，要求每條調查記錄中必須包括，采集人、時間、位置、照片和實物等方面的信息。外業(yè)調查工作中，完成每一條記錄數據信息的采集，普查隊員需要同時攜帶GPS定位設備、相機、紙質調查表等設備來完成普查任務。野外調查工作中需要記錄藥用資源的名稱、位置等信息、還需要拍攝植物照片、采集標本實物等，普查隊員每天需要采集的數據信息多、工作時間長；同時，攜帶的儀器設備多、隨著工作時間的增加、隊員的負重逐漸增加，對普查隊員的體能和耐力等提出了更高的要求。

為客觀反映每個區(qū)域中藥資源種類，中藥資源普查要求每一種中藥資源的位置、照片和實物等方面的信息和實物要一一對應。普查隊員外業(yè)調查過程中，通常，將采集到的中藥資源信息手工記錄在紙質調查表上，在內業(yè)整理過程再將紙質調查表中的信息手工錄入到電腦中，實現普查數據信息的數字化。如，位置信息的獲取，一般需要普查隊員先根據GPS的定位信息，手工將包括10幾位數字的經緯度信息抄寫在紙質調查表上，內業(yè)整理過程中再將10幾位數字的經緯度信息從紙質調查表上錄入到電腦中。在獲取錄入每條中藥資源信息的過程中，由于數字錄入工作量大、對應關系多、操作過程中的錯誤錄入不可避免，影響數據質量。

如何以新技術新方法為依托，開發(fā)設計集定位、拍照和信息記錄3方面功能于一體的系統(tǒng)輔助普查數據信息的獲取和數字化，成為此次中藥資源普查信息化的面臨的主要問題，該問題的解決將大大方便中藥資源野外調查，提高工作效率。目前，一般可以通過GPS、PDA、手機和相機等獲取位置信息。手機的使用人群迅速發(fā)展壯大，幾乎每個野外普查隊員都在使用手機，隨著手機技術的發(fā)展一般都帶有GPS定位、拍照、時間、上網等功能。開發(fā)手機端的中藥資源普查數據采集系統(tǒng)，可有效輔助普查人員進行外業(yè)調查，提高數據信息的準確性、減少由于人工錄入產生的錯誤，降低一般調查作業(yè)強度，提高工作效率。endprint

2系統(tǒng)總體功能架構

基于智能移動端的中藥資源普查數據采集應用系統(tǒng)（以下簡稱“采集APP系統(tǒng)”）的架構設計遵循平臺化、組件化的設計思想，采用統(tǒng)一的數據交換、統(tǒng)一的接口標準、統(tǒng)一的安全保障。

移動端采集APP系統(tǒng)主要分為數據采集子系統(tǒng)和數據整理子系統(tǒng)兩部分。數據采集子系統(tǒng)開發(fā)采用Android 60開發(fā)，支持魅族、華為、小米等國產手機。Android是基于Linux平臺的，采取的是分層的架構，各層清晰分工明確，主要分為3層：操作系統(tǒng)、中間件、應用程序。由于中藥資源普查數據填報系統(tǒng)是采用NET技術框架開發(fā)，為了便于數據的整理和技術對接以及后期的維護升級，中藥資源普查數據整理子系統(tǒng)在電腦端實現，技術架構開發(fā)采用NET技術架構和Access數據庫。

中藥資源普查數據采集子系統(tǒng)能夠支持最少3種主流國產手機和平板，支持Android 60操作系統(tǒng)，自適應屏幕分辨率；基于開源的移動端操作系統(tǒng)進行研發(fā)；支持移動端APP自動升級。具有以下功能：通過GPS自動獲取經緯度、海拔信息，基原名、藥材名的快速查找和自動關聯，照片（名稱）、采集號和基原名的自動關聯，照片連拍，采集號自動生成，語音記錄和識別，藥材名等基本信息的記錄和導出等功能。數據整理子系統(tǒng)，能將移動端采集的數據導入到“中藥資源普查數據填報系統(tǒng)”，同時支持對移動端采集數據的編輯、中藥名錄的快速查找關聯、采集號的自動生成、手機錄音的語音識別、數據導出、定義數據導出標準以及普查圖片的快速錄入等功能。

系統(tǒng)總體功能架構見圖1，2。

3核心技術方法

31采用百度地圖定位SDK，實現采集地點的實時定位

GPS（global positioning system）即全球定位系統(tǒng)，是由美國建立的一個衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，用戶可以在全球范圍內實現全天候、連續(xù)、實時的三維導航定位和測速[2]；利用該系統(tǒng)，用戶還能夠進行高精度的時間傳遞和高精度的精密定位。

采集APP系統(tǒng)采用百度地圖定位SDK進行GPS定位，具有精度高、覆蓋廣、速度快、流量小、內存/CPU占用率低的優(yōu)勢。采用百度地圖SDK進行GPS定位的整體定位成功率高達995%，誤差范圍在10～20 m，移動、聯通、電信全網絡覆蓋，基站覆蓋率99%，WIFI覆蓋率99%，網絡定位速度在1 s以內，耗費流量小于03 K/次。

32采用語音識別技術，提高中藥資源調查效率

語音識別技術就是讓機器通過識別和理解過程把語音信號轉變?yōu)橄鄳奈谋净蛎畹母叨思夹g。語音識別技術[34]主要包括特征提取技術、模式匹配準則及模型訓練技術3個方面。

采集APP系統(tǒng)采用百度語音識別技術，能夠確保音頻數據源的真實性；全平臺REST API可適用于任何平臺的語音識別；利用該技術能夠進行深度語義解析，可支持多達35個垂類領域的語義理解定制；該技術還可以根據用戶使用的場景設定特定領域，使得識別結果更準確。

4采集APP系統(tǒng)的詳細設計

41數據采集內容設計

根據《全國中藥資源普查技術規(guī)范》[5]，對數據采集內容進行設計，在一般調查中需要采集的信息主要有7個方面21個指標。

基原信息，包括種中文名稱（或別名）、種拉丁名、科中文名稱、科拉丁名、生活型、個體照片等6個指標。

藥材信息，包括藥材名稱、藥材別名、入藥部位、入藥部位照片等4個指標。

照片信息，包括生境照片、植物群落照片等2個指標。

標本信息，包括標本采集號、標本照片名稱等2個指標。

位置信息，包括經緯度、海拔等3個指標。

時間信息，包括調查時間、標本采集時間等2個指標。

普查隊信息，包括調查人、調查地點等2個指標。

42數據采集子系統(tǒng)功能設計

421新增記錄創(chuàng)建一個新的調查記錄，包括照片采集錄入、基原名稱選錄、采集號錄入、采集地區(qū)錄入、位置信息獲取和語音處理，可對中藥資源的名稱、圖片、位置、采集地點、外貌特征、環(huán)境特征等數據進行獲取及保存。

照片信息可以從手機圖庫選擇或者調用手機相機進行實時數據拍照。系統(tǒng)支持從圖庫中選擇需要的照片，選擇照片的最大總數量默認為20張；另外，系統(tǒng)支持使用手機照相機進行拍照，支持單張拍照和連續(xù)拍照，拍照的照片能自動顯示在該記錄界面上，見圖3。

基原名稱錄入：提供輸入和下拉列表框選擇2種方式，輸入基原的首字母簡寫或者部分字，系統(tǒng)可從數據庫中自動獲取與之關聯的基原名稱，以供選擇。輸入時支持模糊搜索（如“蒲公英”，可輸入“蒲”），支持首字母簡寫搜索（如“PGY”），方便用戶操作。

標本信息錄入：系統(tǒng)可自動生成采集號和標本編號，同一地區(qū)的同1 d內，標本編號自動增長，用戶可自行修改。

位置信息：采集地點（采集號輸入框右側框）自動填充為登錄頁選擇的地區(qū)信息，用戶可在其后添加詳細地址信息。打開手機GPS，系統(tǒng)自動獲取經緯度、海拔信息，為保證數據完整性和真實性，系統(tǒng)不提供經緯度信息的修改操作。

植物特征與環(huán)境特征錄入支持漢字和語音2種方式，即可手工錄入關于植物特征的描述信息，也可錄入語音信息，到達有效時長時自動結束保存，錄入后最下方會有對應的語音按鈕。

422瀏覽已有記錄該功能主要完成新建記錄的分類瀏覽、數據刪除、數據導出、數據批量選擇和數據查詢。可瀏覽不同地區(qū)的調查記錄信息、批量選擇、導出、刪除調查記錄信息、查詢導出/未導出的數據等。數據導出時對數據壓縮打包和標記，采用異步操作方式，提高了數據導出效率，見圖4。

423已有調查記錄修改系統(tǒng)對未導出過的記錄支持2次編輯重新導出，該功能和添加記錄相似，所有數據自動從數據庫獲取并填充，不同的地方是可進行多次重定位，然后覆蓋原始的位置信息。采用事務異步方式進行數據的修改操作，修改成功后返回。已導出過的記錄只能瀏覽不能進行2次編輯。endprint

424系統(tǒng)設置用戶可根據需要設置語音的記錄條數、每次調查的每種植物的照片采集數量、每次語音錄入時長以及進行版本更新操作。語音記錄條數：每條調查記錄界面內的植物特征語音只能錄入的語音條數，默認為5條。照片采集設置：每條調查記錄界面內的植物照片數量限制，默認最多為20張。語音錄入時間：每次語音錄入的有效時長，默認為2 min。版本更新：顯示當前版本信息，可查看服務器是否有新版本需要更新，有更新則下載更新到最新版本。

425普查隊設置該功能實現對數據采集地點的設置以及采集人信息的錄入。采用省、市、縣三級聯動的方式，根據省市縣三級信息（名稱、行政編碼等）進行關聯，實現了動態(tài)所屬關系的展現。

43數據整理子系統(tǒng)功能設計

431數據導入通過手機端與電腦的連接，可以將采集設備（手機）采集的數據導入到電腦中。不同的手機型號，連接電腦后，會出現不同的設備接口調試的提示和打開功能，用戶可根據常見問題，完成主流手機的調試接口的打開操作。通過數據導入操作，將手機端數據導入到電腦端的本地數據庫，完成數據的無縫銜接。

432數據維護如果野外普查人員對中藥資源種類鑒別不準確，內業(yè)整理中需要對外業(yè)調查數據進行修改，結合拍攝照片、語音記錄信息，對手機采集的基原信息進行完善。

數據維護主要完成對手機端采集數據的完整性、規(guī)范性核查和補錄，包括基原信息完善、照片補錄、語音處理，并提供數據完整性校驗和數據查詢功能。

433數據導出完成數據維護后，可將數據以標準格式導出。對于不符合系統(tǒng)規(guī)范的記錄，系統(tǒng)會以紅色底色標示，提醒用戶編輯不符合規(guī)范的數據。用戶可選擇導出數據存放的位置。導出數據以Excel表格形式存放。用戶可以以基原記錄為單位進行查看，并分為基本數據和圖片數據兩部分，其中圖片信息是以電腦位置信息的形式存放。

5小結

采集APP系統(tǒng)實現了快速的定位經緯度、海拔信息，可以方便的拍攝各種類型的照片，并實現和中藥基原信息的自動關聯，可以通過語音識別功能來協助記錄中藥資源的特征、環(huán)境特征等信息，可以有效記錄標本的采集相關信息?；谥兴庂Y源普查數據填報客戶端的數據整理平臺實現了有效的輔助內業(yè)整理，將移動端的數據導出到電腦端，上傳到中藥資源數據普查填報系統(tǒng)的客戶端數據庫中。

[參考文獻]

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[責任編輯呂冬梅]endprint