中药标本馆数字化建设的探索与实践立项申请书

1全国卫生职业教育研究发展基金立项申请书申请编号批准编号项目名称中药标本馆数字化建设的探索与实践项目负责人张钦德电话[phone]传真[phone]所在单位山东中医药高等专科学校通讯地址山东省莱阳市文化路6号邮政编码265200申请日期2009.04.15起止年月2009.05.01～2010.05.01填写日期：2009年4月10日2说明一、本申请书所列各项内容均须实事求是，认真填写，表达明确严谨。二、上报的申请书一式3份，报全国卫生职业教育研究发展基金管理委员会秘书处。三、申请人不必填写封面的“申请编号”、“批准编号”。四、对研究内容、研究方法、预期成果及意义的填写，应简明扼要。五、有关外文缩写，须注明完整词序及中文含义。六、本申请书为大十六开本（A4），左侧装订成册。可自行复印，但格式、内容、大小均须与原件一致。全国卫生职业教育研究发展基金管理委员会二○○六年九月3一、本项目要解决的问题及其对中国卫生职业教育改革与发展的作用中药标本馆既是学校收藏、展示和研究各类中药标本的基地、学生学习中医药知识的课堂，又是中药教学、学术科研的重要基地、国内外专家学者参观考察进行学术交流的重要窗口，同时也是进行社会科普教育和爱国主义教育的阵地。为加强中药标本馆内涵建设，突出其教学科研服务功能，在中药标本馆多媒体资源库建设方面进行探索与实践意义重大。以建设网络中药标本馆为目的，把中药标本馆内各展区所有的标本数字化，采取中药实物标本库、中草药资源数据库、多媒体投影系统相结合建设的方式，以中药实物标本库和中草药资源数据库为支撑，以多媒体投影系统为手段，建成中药标本馆多媒体教学及科研资源库，从而实现中药材标本信息的网络化，使中药标本馆与时俱进，实现中药材标本资源的网络共享，必将产生良好的社会效益，是一个服务于社会的教学、科研、科普平台。二、国内外研究概况、水平及发展趋势1.国外研究概况、水平及发展趋势：西方发达国家早在70年代就开始了建立此类大型数据库的尝试。美国国家标本馆花费巨资，用十几年时间把近20万份植物标本录入数据库，但由于他们早期开发使用的是DbaseII系统，在继续扩充中遇到数据不兼容和其他一些困难。美国堪萨斯自然历史博物馆开发的“物种分析者”（Speciesanalyst）软件，可在几秒钟内生成世界地图，标明动物和植物的发现地、分布区和采集信息等资料；美国圣迭哥超级计算机中心研制的另一应用系统，可以将标本、生物、环境与气象等信息整合，为诸如追踪气候变化的生态效应、保护濒危物种、管理有害物种入侵等方面的紧急决策提供可靠依据。美国密苏里植物园也耗费巨资，用了近20年时间研制了一个数据库TROPICOS系统，并试图推向全世界，但这一系统与其他系统不兼容且使用维护特别复杂，在美国也基本上无人使用，最终导致密苏里植物园在1999年解散了信息部。美国哈佛大学植物标本馆等10余家植物标本馆进行了植物模式标本采集、物种和图象信息管理和交换系统设计和研制，并把已经采集和整合的信息放到网上管理，但规模和信息量都极为有限。美国、南非、澳大利亚和其他国家中较小的一些标本馆初步完成了各自的物种和标本信息管理和交换系统，但这些系统多互不兼容，而且难于适应标本量超过100万4份以上的大型生物标本馆使用。澳大利亚科学家基于Dos/S/O平台开发的分类描述系统(DELTA)的代码已作为国际标准使用，其中也含有部分物种信息管理的内容，但这一系统同样不具备大规模采集和管理植物信息的能力。其他一些国家也提出了专家系统、神经网络、种类鉴定中的计算机视觉识别、地理信息系统容纳物种分布数据潜力、匹配技术、概率方法等创新性的研究思想。综观国际生物标本馆数字化过程中可以看到高科技、高水准和创新思想占了很大的比重；但也存在严重的问题：西方国家的社会体制使其各个标本馆难以形成统一的数据采集、管理、整合与交流体制；生物学家于信息和计算机专家设计思想不统一，使得系统设计的预测性、兼容性和可朔性低；系统设计基于的软、硬件条件不合理。世界一些著名的大型标本馆在数字化进程中，多采用较为保守的态度，如英国邱园植物标本馆，目前仅在学名、地理分布等工具库中做一些工作，而大规模物种、标本和活植物信息的采集、录入、整合以及与其他国家的信息交流，尚处于观望和调研阶段。2.国内研究现状和发展趋势：我国生物科学工作者在80年代初期，敏锐地捕捉到国际生物标本馆和植物园研究领域的数字化趋势。江苏植物研究所在80年代中期开展了以IBM计算机和电子表格lotus123建立模式标本数据库以及植物园信息管理系统，终因界面差、操作不便和容量有限而搁置；中山大学植物标本馆在国家自然科学基金会资助下，与美国阿拉巴马大学合作研究“标本馆双语数据库”，但其基于的Dos平台和DbaseIV系统受到了自身发展的限制；台湾大学植物标本馆基于Dbase平台设计了Pbase标本信息管理系统（Tais），现已发展到用视窗界面Pbasew系统管理台湾大学标本馆的20万份标本，并对地理信息有较好的表达；但因该馆标本量较小，系统的兼容性不强，尚未引起外界的广泛注意。中国科学院的生物生物标本馆自80年代初期开展了生物标本馆（园）的数字化研究，硬件的使用经历了早期苹果机、8086、286、386、486、586、奔腾II、Sunworkstation的各个阶段；软件的开发和使用亦经历了电子数据表格、DBASEII、DBSEIII、DBASEIV、Foxbase、Foxprow、Access、Oracle等各个阶段。现在中国科学院内已初步建成了生物物种和标本信息系统，完成了中国全部高等植物和部分动物物种基本信息的采集、录入和整合工作，也完成了中国科学院内各生物标本馆近50万份标本数据录入和整理工作。5中国科学院植物研究所植物标本馆已完成馆藏全部1万份模式标本和4万份植物标本的采集和入库工作，并采用了国际最先进的植物标本信息条形码管理系统；也尝试了多媒体技术、电子文本自动翻译和生成、网络技术以及GIS在物种和标本信息系统中的应用；中国科学院植物研究所北京植物园，已经在国内率先建立了数字化植物园的地理信息系统，对园区活植物档案、栽培和配置进行数字化管理和演示。中国科学院动物研究所动物标本馆完成了鸟类、大部分兽类物种和标本数据库；中国科学院微生物研究所菌物标本馆也已经完成了全部馆藏40万份（件）菌物标本信息的采集和建库工作。中国科学院于90年代中后期启动了中国科学院重大科研管理项目“中国科学院生物标本馆物种与标本信息系统”项目，中国科学院内的生物标本馆都统一使用这一项目参加单位共同研究开发的数据库和信息管理系统，做到了统筹考虑、一致使用、信息规范和系统兼容。我国数字化生物标本馆和植物园的研究工作，已取得了在国际同类研究中备受瞩目、甚至在某些领域领先的成就。我国国家自然科学基金委员会和美国国家科学基金会最近联合提出在中国科学院率先启动数字化生物标本馆（园）的前瞻性性和实用性研究，我国数字化生物标本馆（园）研究领域迅速占领世界制高点的时机已经成熟。6三、研究内容、研究方法和进度计划（含预期目标、阶段成果）（一）预期目标1.构建多功能的教学功能体系：通过对药材商品与中药营销教学标本区、临床中药教学标本区、药用植物教学标本区、经方用药展示区、中成药剂型展示区、中药调剂器具展示区及中药历史文化长廊、中药标本制作室、中药标本鉴定室的建设，特别是中草药资源数据库的成功开发和多媒体投影系统的建设，大大拓展中药标本馆的教学服务功能。使之成为药材商品学、中药鉴定学、中药营销学、中药资源与开发、药用植物学、中药学、方剂学、中成药学、中药调剂学、中药发展史等学科教学基地，在理论教学和实践教学中发挥重大作用。同时，作为“青少年科技教育基地”还服务于地方青少年科普教育。2.克服实物标本变色给观察识别带来的困难：随着时间的推移，中药实物标本会不同程度的存在着变色问题，严重影响观察识别。中草药资源数据库中拥有大量的相应的鲜活图片，特征典型明显，不存在变色问题，从而解决了实物标本变色的问题。二者的有机结合，大大提高观察识别效果。3.丰富教学形式和内容，提高学习效果：传统的中药标本馆，不但陈列形式单一，而且信息载有量非常有限，特别是许多药材特征、显微特征难以观察，对生长环境、采收加工的了解更是难以实现。多年来的事实证明，传统的中药标本馆，教学形式和内容简单，教学效果不佳。中药标本馆多媒体资源库建立后，不但丰富了教学形式，而且大量相关的信息资源信手拈来。药材特征、显微特征观察不再是雾里看花，各种药材的生长环境、采收加工通过鲜活生动的画面展示收到了很好的效果。中药标本馆多媒体资源库如同给学生一双慧眼，一切都看得真真切切，理解容易，记忆深刻，学习效果大大提高。七彩斑斓的色彩，生动再现的画面，以及赋予不同教学功能的实物标本，加上教师精彩的讲解，使得教与学不再是枯燥的说教。4.搭建中药学术科研信息支撑平台：中药标本馆多媒体资源库信息资源丰富，既有大量的中药实物标本资源，又有“中草药资源数据库”支撑的图文信息资源，对中草药研究及资源保护利用都具有重要的指导意义。中药标本馆多媒体资源库的建设，实现了中草药资源数据库与中药实物标本库的链接，使中药科研工作者在资料查询上变得方便快捷。足不离馆，能系统、全面搜索查询对象所有相关的数据及文字、图片、标本实物等。7（二）研究方法和技术路线运用Internet网络技术、ASP技术以及数据库技术将中药标本馆进行数字化,解决标本的存贮空间小、环境条件差等问题，使标本及其各种属性得到永久性保存，发挥其科学价值，扩大标本馆的影响力，让标本使用群体由原来在校师生扩大到全国卫生职业院校及广大的计算机网络用户，使人们能在网站上查阅标本资料，使中药标本资源得到更加高效的利用。数字化中药标本馆体系建设，使传统中药标本馆创出新的研究方法与工作模式，对于实现生物物种的动态监测有非常重要的现实意义，也可为政府与科研机构决策以及为公众科普教育等提供高效服务。为使其有实用性，我们采用JSP（Javaserverpage）技术开发动态WEB应用程序，解决如何实现网页跟数据库的连接，网站最终实现可以根据用户需求实现动态数据的查询。JSP技术可以访问的数据库系统→→存储标本数据的数据库选择→→动态网站与测试平台的搭建→→应用程序服务器的安装→→编译环境变量的配置→→访问数据库的实现→→建立系统数据源→→JSP数据库驱动的加载→→JSP数据库的连接→→JSP数据库查寻机制→→JSP数据显示与连接→→建立中药标本查询检索系统（三）研究内容1.以中药实物标本库建设为重点（1）科学分类，突出教学服务功能：中药实物标本作为一种中药信息资源的实物载体，对中药教学、科研具有重要价值。如何充分有效利用这些资源，科学分类与合理布局是关键。通过反复论证，立足一馆多能，构建多元化的教学功能体系，将全馆分为中药历史文化长廊、中药标本库、多媒体演播厅、中药标本制作室、中药标本鉴定室五大部分。在中药实物标本库布局上，一是根据科研、教学等不同要求，将标本库划分为教学和科研两大功能区；二是按照标本不同类别分类陈列，包括浸液标本、蜡叶标本、常用中药材、民间中草药、道地药材、名贵药材、毒性药材、保健药材、伪品药材、中药饮片等；三是根据不同专业要求，分别组建药材商品与中药营销教学标本区、临床中药教学标本区、药用植物教学标本区、经方用药展示区、中成药剂型展示区、中药调剂器具展示区等。其中，药材商品与中药营销教学标本区又分为药用部位分类陈列区、药材商品等级规格陈列区、易混药材陈列区等。同时，为了适应科普教育的需要，该馆的建设还注意融专业性、思想性、艺术性、观赏性于一体，着力8打造人文氛围，充分利用中药历史文化长廊，展示中药史话、中华药史纪年、中华药史人物、历代重要本草专著、中药百年老店以及其他相关实物、图片，演绎中华民族繁衍生息的历史。(2)突出山东中草药资源特色，服务山东生态经济建设：为了服务于山东生态经济建设，在中药标本馆的实物标本库建设中，突出山东道地中药材特色，努力打造山东中药材标本陈列区。该陈列区下设