武夷山植物物种多样性研究信息平台建设

杨 青，肖桂荣，刘剑秋，陈 晓，郑群力

(1.福建省武夷山生物研究所，福建 武夷山 354300； 2.福州大学福建省空间信息工程研究中心，福建 福州 350002； 3.福建师范大学，福建 福州 350002； 4.福建省科技厅，福建 福州 350003)

武夷山植物物种多样性研究信息平台建设

杨 青1，肖桂荣2，刘剑秋3，陈 晓1，郑群力4

(1.福建省武夷山生物研究所，福建 武夷山 354300； 2.福州大学福建省空间信息工程研究中心，福建 福州 350002； 3.福建师范大学，福建 福州 350002； 4.福建省科技厅，福建 福州 350003)

在对武夷山植物物种多样性研究信息平台需求分析的基础上，对平台的总体框架、系统门户、系统功能进行设计，初步建成武夷山植物多样性研究信息平台。可为今后生物自然资源的信息系统开发提供参考。

生物多样性；信息平台；武夷山

福建武夷山地处中国福建省西北部，保存着世界同纬度带最典型、最完整、面积最大的中亚热带森林生态系统及地带性常绿阔叶林，生物种质资源十分丰富。是中国11个具有全球意义的陆地生物多样性保护的关键地区之一，福建武夷山国家级自然保护区是我国第一批公布的五大重点国家级自然保护区之一，也是联合国科教文组织“人与生物圈计划”保护地，被世界野生生物基金会评定为具有全球保护意义的A级保护区[1]。1979年6月，由原福建省科委牵头，福建省武夷山科学考察站组织全国43个单位的生物学家进行大规模综合科学考察，参加人员累计上千人，历时10 a，这就是福建省著名的“武夷山十年科考”。 综合考察取得了丰硕的成果，采集各类标本110多万号，发现一批新科、新属、新种及其各种珍稀种群[2]。由于种种原因，10年综合科学考察所采集的大量动植物标本和相关资料分散在全国各地的研究院所、高等院校的动植物标本馆、博物馆和实验室内，部分标本和野外记录册由于管理不善，导致年久损坏、遗失。为抢救和保护武夷山生物科考成果，福建省武夷山生物研究所于2007年开始建立中国福建武夷山生物多样性研究信息平台(http：//www.fjwyssw.cn/)，以各生物种类的物种编目为基础建立生物多样性研究数据库，植物物种多样性是其中的一个专题，此平台收集2768种植物物种以及其它生物物种的基础信息、标本信息、图片信息以及相关研究文献信息[3]。

1 国内外同类信息平台建设现状

近几年，物种(生物)多样性信息系统的建设呈现出百花齐放的景象。世界各国及国际组织根据自己的特长和特色，建立了形式多样的信息平台。

世界保护监测中心(WCMC)开发和维护一系列生物多样性保护方面的数据库，同时还帮助其他国家或组织进行能力建设，开发他们自己的生物多样性信息平台[4]。2001年，由28个国家政府和组织计划共同发起和合作建设的全球生物多样性信息设施计划(GBIF)，目的是在全世界公布和分享全球生物多样性信息，将生物多样性信息搬上互联网，以便任何人都能方便地获取数据[5]。美国农业动植物健康检查服务局(United States Depa ment of Agriculture-Animal and Plant Health Inspection Service)于1991年开始提供植物害虫、联邦有害杂草和北美非本地节肢动物信息的数据库(http：//www.invasivespecies.org/)。 美国的全球入侵物种专家组建了“全球入侵物种数据库”(http：//www.issg.org.database/delcome)，致力于为行政部门、资源管理系统、决策者和个人提供入侵外来种的全球信息[6]。

我国从20世纪90年代开始建设物种编目数据库和生物多样性信息库[7]。中国水产科学研究院针对海洋生物物种开发了我国海洋生物资源地理信息平台[8]。中国科学院于1992年开始建立中国生物多样性信息系统，是覆盖全国范围的收集、整理、保存、传播中国生物多样性数据和信息的分布式系统，由1个中心系统、5个学科分部和数十个数据源点组成[9]。

2 武夷山植物物种多样性研究信息平台的需求分析

生物多样性是以物种的多样性为基础的，福建武夷山国家级保护区自建立以来在物种多样性调查与编目上做了大量工作，随着大规模科考工作的结束，目前武夷山生物多样性研究的基础工作存在着一些问题，影响生物多样性研究与保护工作的开展。生物多样性研究及社会对平台建设提出了新的需求。

2.1 完善保存、集中管理植物物种多样性研究标本

福建武夷山国家级保护区成立前后，福建省内及全国各地专家采集了大量生物标本，达10多万号。发现了许多新物种，大部分标本由采集和鉴定人保存在国内各个研究机构及博物馆内，没有进行集中管理，这些标本因存放地分散、存放条件各异，目前不少珍贵标本因保管不善已损坏，大量的标本也因破损而丧失其研究与观赏价值。给武夷山植物物种多样性研究与科普宣传工作带来极大困难。该平台的建设将对武夷山植物物种多样性研究标本完善保存、集中管理提供新的途径。

2.2 植物物种编目及时更新、高效管理

福建武夷山国家级自然保护区物种众多，据不完全统计，已达到11073种之多，其中植物2768种，昆虫6531种，鱼类63种，两栖动物35种，爬行动物77种，鸟类266种，哺乳动物74种[3]。对已知的物种编目是植物物种及生物多样性保护的重要工作，目前武夷山生物多样性和物种编目还停留在纸质文档阶段，由于编目数众多，且随着物种分类鉴定工作的不断深入，对生物物种编目的更新与管理提出新的要求，以实现植物物种基础信息的高效管理与利用。

2.3 武夷山植物物种多样性长期动态监测

近年来，物种灭绝加剧，遗传多样性减少，以及生态系统特别是热带森林被大规模破坏，引起国际社会对生物多样性问题的极大关注。保护区植物物种多样性监测与管理是一项长期且动态的工作，目前在工作中缺乏有效的工具对武夷山的物种多样性及分布、生态系统多样性及其变化、濒危物种的保育与保护、外来物种的进入与繁殖进行跟踪，对于保护区的日常工作无法实现空间动态管理。野外动态监测和试验可为相关学科的发展提供基础数据，为政府决策提供参考，为减灾防灾、资源可持续利用、生态与环境保护、农业发展等提供优化示范模式。

2.4 进行植物物种多样性保护与科普宣传

开展植物物种多样性保护教育，提高公众的保护意识是《生物多样性公约》的重要内容，在现行的多样性保护公众教育过程中，教育形式单一，多是进行法制教育宣传，缺乏生动形象的教育方式，无法直观地让公众掌握生物多样性保护的第一手信息，不能很好地唤醒公众的多样性保护意识，也影响了科普宣传的效果。而该平台的建设也为科普宣传、教育提供平台。

3 武夷山植物物种多样性研究信息平台总体设计

3.1 总体框架设计

开展生物多样性信息的有效管理是生物多样性保护研究工作的基础。针对武夷山植物多样性研究与保护需要，结合《生物多样性公约》的导向和生物多样性研究的热点与趋势，通过大范围地收集武夷山植物多样性前期研究成果，系统地整理与核对现有国内武夷山植物标本，根据标本的破损、缺失等现状及原有研究较为薄弱的类群，开展野外针对性补充采集，制定相应的数据采集规范与武夷山植物多样性数据库建设技术标准，完成福建武夷山植物多样性基础数据库的建设。

在植物物种多样性数据库建设的基础上，构建中国福建武夷山植物多样性研究信息平台门户网站，包括武夷山植物多样性研究专题数据库管理系统、植物多样性保护与珍稀物种管理地理信息系统、武夷山植物多样性虚拟数字博物馆等3个应用系统，此外，还包括信息平台运行维护所需的运行管理系统与专题数据库建设。武夷山植物多样性研究信息平台的总体目标是为增进生物多样性信息的交流与合作，普及生物多样性保护知识，为研究、教学与政府决策提供数据支持和依据，为自然遗产的有效保护和可持续利用服务。

3.2 平台门户设计

图1 门户网站分层结构图

3.2.1 门户架构 门户网站技术架构基于“N-Tier”模型，分为表示层、应用层、数据层，每层根据现实的需要又可细化为若干模块(图1)。表示层，即研究平台的前端显示层，主要通过浏览器来执行信息检索、查询、表现及信息编辑、录入等。应用层，即核心平台层，是应用系统部分，分为门户应用层、业务逻辑层。门户应用层包含系统的用户登录管理、信息搜索、用户反馈、新闻动态等方面建设。它提供给用户以个性化的应用，根据用户的角色系统分配给其相应的应用及信息，是访问植物多样性数据库的统一入口；业务逻辑层实现数据目录服务、生物多样性数据的发布与服务、数据库接口与关联，信息的维护与管理。数据层，即植物多样性的专题数据库群及研究共享平台的基础数据中心，负责管理对植物多样性专题数据库数据的入库、检索、更新等数据管理与维护[10]。

3.2.2 模块设计 门户网站的模块设计主要是网站首页面设计，即页面风格设计，网站内容组织、内容编排等。包括：LOGO设计、一级栏目设计、首页的内容板块设计等。采用简洁明快的页面风格，设计一个突出武夷山自然地貌、生态环境和物种特色的动画FLASH，设置录入检索、GIS管理、虚拟博物馆3个专题应用系统的链接。

3.2.3 开发要求 门户网站域名要求能突出网站性质，简洁易记，有特色，并在页面显著位置放置域名。网站板块及栏目的内容定位清晰、有统一的分类标准；栏目名称准确，无二意性；具有简明、直观、易操作的特点。

网页层级分布：具有首页、各级栏目页、专题页、正文页等不同层级页面的全部形式。从网站首页到达最底层页面，不超过4层链接。

网页效果：网站标识统一，各层级页面均包含设计上协调一致的标识图案及文字。有统一的色彩风格和主色调、同时能体现网站的特色，各页面配色服从总体色彩体系。页面设计整齐，没有变形的页面和文字，没有表格错行，文字错位等现象。

用户信息管理：有用户信息的保存、管理查询、变更、删除等功能。实现内部的用户信息共享和站内单点登录。有合理完善的用户信息管理制度。有服务反馈栏目，容易发现与使用。

3.3 平台功能设计

3.3.1 平台功能模块 福建武夷山植物物种多样性研究信息平台的功能模块结构见图2。信息平台的功能模块主要划分为网络系统管理、数据录入管理系统、数据查询检索系统、地理信息系统4大功能模块，每个功能模块根据系统应用的需求进行细划，模块间有良好的软件接口和数据接口，能够有效地保证系统的扩展性和可维护性[11]。

图2 福建武夷山植物物种多样性研究信息平台系统功能结构图

3.3.2 数据录入管理系统 数据录入管理系统主要是为各参建单位对植物物种资源信息数据的采集、录入、修订、补充创建的工作平台，具有用户权限控制，属于系统的后台管理与维护部分。模块包括物种编目信息、标本信息、图片信息、文献信息及其特有的生物特征信息等内容。

数据录入管理系统还提供用户的创建、权限的维护、植物物种分类目录树结构维护以及枚举类型、标本馆信息的更新维护、录入信息的统计等功能。

3.3.3 数据查询检索系统 数据查询检索系统是面向专业人员和社会公众的数据查询系统，用于全面展现项目建设成果。分析现在主流的数据查询检索系统，针对武夷山植物物种多样性数据资源的应用研究需求，将查询系统设计为一般用户查询和专业信息查询：一般用户查询支持用户的模糊查询，专业信息查询分为按物种的生物学分类进行检索、按种名、科名的中文字母顺序和拉丁名字母顺序查询检索等方式[12]。

3.3.4 地理信息系统 福建武夷山植物物种多样性地理信息系统是一个混合了WebGIS技术、MIS开发技术、SOA技术和Web应用开发技术的应用系统。系统充分应用地理空间信息的空间数据特征与空间分析能力，架构基于网络的面向服务的空间信息应用平台[13]。系统作为武夷山植物物种多样性研究信息平台建设整体解决方案的重要组成部分，为植物物种多样性保护与管理、植物物种多样性信息共享与服务提供一个基于地理空间分布与表现的应用平台，满足植物物种多样性基础数据库的数据管理与物种动态管理需求，实现武夷山植物物种多样性的空间分布格局研究。武夷山植物物种多样性数据可依据物种的空间分布显示查询检索结果，显示各个专题物种的空间分布规律，提供多种植物物种地理空间信息的浏览方式，进行专题信息的表现。

4 结论与展望

武夷山植物物种多样性研究信息平台的建设历时3 a已初步建成。在物种信息平台建设过程中，各学科、机构之间的信息交流与合作非常重要，用户对平台的建设性意见可以及时反馈给系统管理员，并经专家论证后对系统中的错误信息与内容进行修正和补充，不断完善平台系统。

现存武夷山植物标本分散保存于省内外数十家标本馆，均为分散保存。由于目前国内多数植物标本馆所收藏的腊叶标本的基础信息(如标本的采集地、采集人、标本的特征、物候、采集地的环境特征等信息)不全，这给植物信息的采集和录入工作造成了很大困难。信息资源标准化观念尚需进一步提高。各物种尚未制定出一套完整的编码体系；各个部门的标本唯一标识不统一(条形码、采集号等)，给系统建设的设计带来困难。标准的制订是一项长期和重要的基础工作，本项目组仅制订了部分急需的数据内容规范，关于武夷山植物物种及生物多样性信息共享与采集的标准规范体系，还处于探讨阶段。

[1]武夷山市志编委会.武夷山市志[M].北京：中国统计出版社，1994.

[2]福建科学技术委员会.武夷山科学考察报告集[M].福州：福建科学技术出版社，1993.

[3]刘剑秋，杨青，肖桂荣，等.中国福建武夷山生物多样性研究信息平台[M].北京：科学出版社，2012.

[4]李喆.山西种子植物生态信息系统的设计与建立[D].太原：山西大学，2007.

[5]畅游.“大科学”计划之一——全球生物多样性信息设施[J].科学之友，2004(10)：44

[6]徐汝梅.生物入侵数据集成、数量分析与预警[M].北京：科学出版社，2003.

[7]陈众，周立志，窦月芹，等.安徽省生物物种资源信息平台的构建[J].现代农业科技，2007(24)：210-211.

[8]贾静，李继龙，李小恕，等.我国海洋生物资源地理信息系统的开发[J].海洋信息技术，2003(1)：5.

[9]纪力强.生物多样性信息系统建设的现状及CBIS简介[J].生物多样性，2000(1)：41-49.

[10]吴安湘.旅游景区观赏植物信息平台的构建及其应用[J].中南林业科技大学学报，2013(1)：14-16.

[11]候卫红.湖北省动物信息平台的设计与实现[J].计算机与数字工程，2007(12)：54-57.

[12]刘辉，张贵.野生动植物管理信息交流平台的设计[J].现代计算机，2010(12)：84-85.

[13]肖桂荣.区域地理空间数据共享平台与目录服务研究[J].计算机工程与应用，2009(16)：155-158.

Wuyi Mountain Plant Species Diversity Research Information Platform Construction

YANG Qing1，XIAO Gui-rong2，LIU Jian-qiu3，CHEN Xiao1，ZHENG Qun-li4

(1.FujianWuyishanInstituteofBiology，Wuyishan354300，Fujian，China；2.SpatialInformationResearchCenter，FujianProvince，FuzhouUniversity，Fuzhou350002，Fujian，China；3.FujianNormalUniversity，Fuzhou350002，Fujian，China；4.Fujianprovincedepartmentofscienceandtechnology，Fuzhou350003，Fujian，China)

Based on demand analysis of Wuyi-mountain plant species diversity research information platform，it design overall framework of the platform,portal and function of the system，and construction information platform of wuyi mountain plant species diversity research，for the future of the information system development for biological natural resources.

plant species diversity；information platform；Wuyi-mountain

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.035

2013-08-27；

2013-11-06

福建省科技厅科技平台项目(2006Y2001)

杨青(1970—)，男，福建浦城人，福建省武夷山生物研究所高级农艺师，硕士，从事生物资源利用和生物多样性研究。E-mail：yq_wys@126.com。

S718

A

1002-7351(2014)03-0156-05