基于Oracle的食用菌地理分布数据库系统研究与开发

2020-06-19杨攀

中国食用菌 2020年5期

杨攀

（郑州科技学院，河南郑州 450064）

我国食用菌资源分布于东北、华北、华中、华东、西南、华南和滇南热带区、西藏南部、内蒙古地区和西北、青藏高原的部分地区[1]。一些品种形成了各自的特色主产区，如香菇作为我国产量较大的食用菌，在全国21个省市均有分布，其中以云南、四川和湖北等地分布最为密集[2]。探明各种食用菌资源的地理分布情况，是开发利用食用菌资源的基础，对于野生食用菌的人工驯化具有十分重要的意义[3]。食用菌地理分布数据也是我国食用菌产业发展的重要基础性数据，对食用菌地理分布数据进行有效的存储和分析是食用菌资源研究的基础，也是对食用菌资源进行保护和开发利用的前提。通过利用Oracle数据库对食用菌地理分布信息进行存储和分析，研究开发食用菌地理分布数据库系统，为我国食用菌资源的进一步开发利用打下坚实的基础。

1 食用菌地理分布数据库系统

1.1 食用菌地理分布数据库系统的功能

食用菌地理分布数据库系统，首先是一个能够即时处理各种地理信息的平台，其次是一个数据库管理系统。因此其主要包括数据传输的网络平台、地理数据存储、地理数据的应用和数据服务管理平台等。整个数据库系统的核心是食用菌地理信息数据库和地理空间基础信息库，当然也包括食用菌基础信息资源数据库。这三大基础数据库中食用菌地理信息库发挥着基于地理空间的框架整合食用菌信息的作用，为食用菌地理信息整合提供地理空间框架和应用。具体应用场景为：通过为政府农业部门提供食用菌地理数据，带动其它食用菌相关产业和部门的食用菌数据共享，发挥地理信息数据库在农业信息资源共享过程中的基础服务功能；通过食用菌地理分布情况的数据和电子地图等，为食用菌企业的建厂规划、食用菌产业的发展布局等提供地理空间和地理资源信息，让数据为科学规划服务，为食用菌产业发展和食用菌企业的建设提供更加科学有效的信息服务。同时，食用菌地理分布数据库系统的其它功能，如食用菌地理空间定位和可视化操作，也为空间地理学和农业现代化建设提供了基础性的数据支持。

1.2 食用菌地理分布数据库系统开发技术

主要采用Oracle数据库进行数据的存储和分析，采用地理信息系统（geographic information system，GIS）进行计算机辅助地图绘制，以便得到食用菌地理分布情况的电子地图，将食用菌的地理分布情况进行可视化呈现。具体采用SuperMap Deskpro 5.0开发工具。

1.2.1 Oracle数据库

Oracle数据库是美国甲骨文公司开发的关系型数据库产品[4]，是目前全球最大的关系型数据商用软件。Oracle数据库可以存储地理信息中复杂的地理可视化信息，也可以解释比较并汇总地理空间数据，并通过地理空间关系，查找数据存储位置和路径，由于采用了标准的SQL结构化查询语言，地理信息的查询速度更快。

1.2.2 SuperMap GIS

SuperMap GIS是北京超图软件股份有限公司开发的一套大型地理信息系统软件[5]，包含以下几个专业的桌面型工作界面产品。

1）空间数据库引擎：SuperMap SDX+，用于支持海量空间数据管理的大型空间数据库引擎，是基于Oracle等关系数据库管理海量空间数据的关键技术。

2）服务式开发平台：SuperMap IS.NET，是基于Web Services和.NET技术的大型网络GIS开发平台，适用于在广域网和局域网快速发布地理空间信息和建立各种B/S结构的GIS应用系统。

3）SuperMap系列产品：如 SuperMap iServer.NET、SuperMapi Server Java、SuperMap Objects（COM）等，以提供基于不同操作系统平台和服务式架构的企业级GIS产品开发环境。

4）桌面平台：SuperMap Deskpro，提供专业桌面GIS软件的数据管理、地图编辑、统计查询，以及布局排版、网络分析、叠加分析、栅格计算、三维建模和三维分析等GIS功能；

5）导航应用开发平台：SuperMap SNE，面向导航市场提供的电子地图存储、电子地图浏览和操作、查询以及路径规划、定位导航等功能的开发。

2 食用菌地理分布数据库系统设计

2.1 食用菌地理信息数据源管理

食用菌地理分布数据库的建设主要涉及的就是食用菌地理信息数据库的设计，食用菌地理信息数据库包括2个内容：1）地理空间数据库，即通过地理空间数据可以了解每一种食用菌在地理空间上的分布位置；2）属性数据库，即通过属性数据库来表示每一种食用菌在该区域或该分布位置上的特征，并加以说明，如生长现象、地理特点等，属性数据库是地理信息数据库系统中不可或缺的重要组成部分。

由于食用菌地理信息数据是一种图形数据，需要借助一定文件管理方式进行对应连接，因此整个数据库系统也需要通过文件式管理方式来对原始地图数据进行管理。但文件管理方式在地理数据量不断增加的情况下，管理效率不高，而且这种文件管理是针对非结构化数据的地图数据的。对于一些地理分布数据库中的结构化数据，在管理上有诸多的限制。因此，考虑到食用菌地理空间数据的非结构化问题，采用文件和关系混合结构数据模型来进行数据管理，即将食用菌地理空间数据用文件方式进行存储管理，而对其属性数据则用Oracle数据库表来管理，文件方式用于管理非结构化地理空间数据，数据库则用来存储结构化的属性数据，这样可以有效提高整个食用菌地理分布数据库系统的数据管理效率。

2.2 食用菌地理分布数据集设计

地理分布数据集中的主要地图要素有以下几点。

1）自然环境：道路、山川、河流、海洋等，详细的还要有一些地质、地貌方面的内容，如水土、植被、地形、气象、动物等。这些要素的取舍要根据与食用菌的相关度来确定，如气象、植被、水土等与食用菌的关联度很大，应该在地理分布数据集中有所体现，而海洋的相关性比较小，可以暂时不予考虑。

2）社会经济：人口、城市、政府机关、历史文化、交通、医疗等，这些要素在食用菌地理分布的数据集中也应该有所体现。比如城市要素，看似与食用菌地理分布没什么关系，但实际上，城市食用菌消费需求和品种的偏好，会对食用菌地理的分布产生很大的影响，如果可能，这些社会经济要素也应在食用菌地图要素上有所体现。

SuperMap软件中有点、线、面数据集，GRID数据集和文本数据集等十余种数据集，包含了矢量和栅格2种数据集存储方式。为了方便用户对食用菌地理分布数据的查询、检索和分析，需要对食用菌地理分布地图的各个要素进行分层存储和管理。地图数据集中的层是一类地图要素的集合，将查询类型和管理手段一致的地图要素统一设计成一层，可以方便地图要素的管理。如将地形信息设置为一个层，其中包括道路交通、水土、建筑等要素。使用时，用户既可以对每一个层进行单独查询，也可以将多个层进行组合查询，大大方便了地图要素的查询和管理。食用菌地理分布数据集进行分层处理后，地图数据的查询、统计、修改会更加便捷。

通过食用菌地理分布信息所涉及生长环境、土质、植被、水体和气象等基础信息进行分层，就可以得到食用菌地理分布的地理空间数据。接着就应该对每一层数据进行属性数据库的设计，以确定各项地图数据的属性，这一过程就是Oracle数据库的建库过程，建立食用菌地理空间数据库，以实现数据库系统的各项管理功能。例如食用菌地理概要浏览中的一个土质植被要素属性数据库的结构见表1。

表1 土质植被要素属性表结构Tab.1 Structure of attribute table of soil vegetation elements

如表1所示，其中“SmID”字段为主键，通过这个唯一标识“SmID”将数据集的每一个对象与对应属性表中的记录进行连接，从而建立起属性表和空间数据之间的对应关系，在Oracle数据库中建立土质植被要素属性表的命令为：

其它属性数据表也可按此方法建立。SuperMap Deskpro中建立的食用菌地理分布信息，是属于文件结构的数据模型，即食用菌的地理空间数据库。该数据的建立利用了SuperMap Deskpro中的SDX for Oracle Spatial和SDX for Oracle等引擎，在关系型数据库结构下对结构化数据实现了有效管理。该数据集采用的空间数据库技术，实现对食用菌地理分布空间数据的交通道路、河流等线状数据集、湖泊耕地等面状数据集等多种空间数据集的整合，统一了结构化和非结构化2类数据，采用了文件和关系型数据库混合结构数据模型，并对食用菌地理分布信息进行了分层，对每一层数据设计了属性数据库，从而完成了食用菌地理分布数据库系统的设计。