【PDF】⽣物多样性信息管理数据库的建⽴和应⽤⽣物多样性信息[1]...
⽣物多样性信息管理数据库的建⽴和应⽤*
朱建国何远辉
(中国科学院昆明动物研究所，昆明 650223)
摘要本⽂介绍了由中国科学院昆明动物研究所研制开发的“脊椎动物标本资源信息管理系统”和改编的“物种、⽣境和保护区信息管理系统(CMASS 2．0)”。简要说明了建⽴脊椎动物标本资源信息管理系统和物种、⽣境和保护区信息管理系统的⽬的和意义，分别介绍了这两套系统的结构设计、数据模型、基本功能和特点，以及系统创建或应⽤的物种和地名代码体系、技术特点等。最后介绍了已经⽤这两套系统建⽴的昆明动物研究所标本馆脊椎动物标本资源管理库的基本建库情况以及物种、⽣境和保护区信息库的基本建库情况。
关键词⽣物多样性信息管理系统脊椎动物标本⽣境⾃然保护区
⽣物多样性保护需要对基础分类、资源现状、⼈类利⽤和发展趋势以及⽣态学关系等各种信息进⾏有效管理，保护⾏动应建⽴在准确的信息之上，⽽信息传播越⼴泛，对问题提出看法或解决途径的单位及个⼈就越多，就越有利于保护。
建⽴⽣物多样性信息系统可以改善科研和管理⼿段，改进决策⽅法和依据；对信息资源进⾏统⼀管理，增强资源共享，逐步实现信息收集加⼯、传递储存检索和使⽤的计算机化；发挥专业管理、信息咨询和分析预测的整体功能；提⾼⼯作效率和管理决策⽔平。
本⽂主要介绍近年来昆明动物研究所围绕⽣物多样性信息管理和应⽤所建⽴和使⽤的两套信息库的基本情况。
1 1 脊椎动物标本和资源分布信息管理系统的设计与实现脊椎动物标本和资源分布信息管理系统的设计与实现脊椎动物标本和资源分布信息管理系统的设计与实现
本系统的研制始于1987年，最初⽤于建⽴昆明动物研究所鸟类标本资源管理信息库。在进⾏了多次修改和完善后，先后建⽴了鱼类、兽类和两栖爬⾏类标本管理库并扩展成为现在的脊椎动物标本和资源分布管理信息系统(图1)。
1．1 系统软件设计及数据结构
编程语⾔：FOXBASE 2．0，根据系统的功能模块组成，采⽤了结构化设计⽅法来实现。数据结构见表l。
1．2 系统模块及其主要功能
本系统具有追加、查询、修改和统计等功能，为提⾼效率还建⽴了三个索引⽂件，下⾯是模块的主要功能：
追加模块：输⼊物种分类代码或采集地代码后，⾃动翻译成标本的采集地(省、地、县)及物种的分类属性(⽬、科、属)等，便于向系统增添数据。
修改模块：能快速对某⼀物种或采集地的数据进⾏修改。查询和统计模块：可按下列各种不同的⽅式进⾏查询和统计，显⽰或打印给定条件下的全
* 本⽂为美国 MacArthur 基⾦会资助项⽬“中国西南野⽣动物保护⽣物学研究”的部分内容
图 l 系统结构图
部物种名录，并附有保护物种或濒危物种名录数据组：1．按物种或亚种统计：对某⼀物种或亚种统计其整个标本库或某个采集地(省、地、县)的基本信息；2．按采集地统计模块：按查询要求输⼈采集地代码，就可统计出某省、地州、县市采集到的标本总数，列出⽬、科、种及亚种数⽬；3．对整个标本库进⾏统计：给出标本库有多少号标本，共多少⽬、科、种、亚种；4．按⽬、科统计标本：输⼊⽬、科代码等条件，就可输出整个标本库⾥该⽬、科有多少号标本；5．按野外采集年、⽉统计：输⼊野外采集⽇期，就可输出某年、⽉在野外采集到的标本数。
本系统不仅具备标本馆⽇常管理功能，还可对省内各地州、县(市)提供鸟类、兽类、两栖爬⾏类和鱼类的资源分布状况查询、统计等。
表1 1 标本资源管理数据标本资源管理数据标本资源管理数据库的主要信息项库的主要信息项库的主要信息项((以鸟类为例以鸟类为例)) 标本库(鸟类) 地名代码库物种分类代码库物种分布名录库
分类编号地名代码分类编号分类编号
标本总号地名⽬地名代码
采集号科分布地(省县保护区)
采集地种资源现状
采集⽇期英⽂名发展趋势
海拔⾼度学名居留情况
采集地经纬保护等级参考⽂献
性别 IUCN 1994红⽪书级别
体重 CITES状态
全长是否中国特有种
嘴峰长地理分布(省)
翅长居留情况
跗蹼
尾长
是否为交换标本地名代码
1．3 系统使⽤的编码及其原则
全国地名编码：采⽤中华⼈民和共和国⾏政区划国家标准编码(GB 2260—84)，收录了除台湾省外全国各省、地(州)、县(市)的代码共3413条记录。
物种编码：我们制定了中国脊椎动物分类编码⽅案并建⽴了编码库。采⽤了11位五层编
码⽅案：
⼀层2位对应到纲；⼆层2位对应到⽬；三层2位对应到科；四层3位对应到种；五层2 位对应到亚种，例：代码中⽂名称拉丁名称
01 哺乳类 Mammalia
0101 ⾷⾍⽬ Inscetivora
010101 狷科 Erinaceus
01010lOl ⽑狷 Hylomys suillus
010******* (亚种1) Hylomys suillus suillus 010******* (亚种2) Hylomys suillus microtinus
1．4 已建⽴的物种分类编码库(表2)
鸟类：以郑作新先⽣分别于1986和1994年发表的《中国鸟类分布名录》和《中国鸟类种和
亚种分类⼤全》为依据，建⽴了中国鸟类分类名录代码数据库。
兽类：以王应祥等的《中国哺乳类物种纲要》(待出版)为依据，建⽴了中国兽类分类名录代码数据库。
表2 2 标本管理标本管理标本管理数据库情况数据库情况数据库情况
数据库物种数标本数记录数 1．全国地名代码库－－ 3413
2．物种分类编码库 7966
鸟类 21⽬81科1189种－
兽类 14⽬55科597种－
鱼类 43⽬282科2941 －
爬⾏类 4⽬23科386种－两栖类 3⽬11科281种－
3．地⽅物种分布名录库 38023
省(区)级－－ 6734
县级－－ 25413 保护区级－－ 5858
4．标本库(昆明动物所) 46683
鸟类 773种 17656 17656
兽类 253种 9172 9172
鱼类 493种 24668 2500
两栖类 135种 12198 12198 爬⾏类 148种 5157 5157 合计 68881 96085
两栖爬⾏类：以赵尔泌等1995和1996年发表的《中国两栖动物地理区划》为依据建⽴了中国两栖类分类名录代码数据库。
鱼类：以成庆泰等1986年发表的《中国鱼类系统检索》作为鱼类分类系统，建⽴了中国鱼类分类名录代码数据库。
1．5 已经建⽴的数据库
鸟类名称1．5．1 标本信息库
建⽴了昆明动物研究所脊椎动物标本信息库，已录⼊了昆明动物所标本馆收藏的兽类、鸟类、两栖类和鱼类标本近7万余号，详细情况见表2。
各类库都对各个物种是否为国家重点保护物种、IUCN 1994公布的濒危等级，以及是否列⼊“濒危野⽣动植物物种国际贸易公约”作了注明。
1．5．2 物种分布名录信息库(表2)
此库的建⽴⼀⽅⾯可以为省(⾃治区)、地、县及保护区提供动物资源分布情况，另⼀⽅⾯可以为脊椎动物的分类、区系组成及系统演化研究提供各种查询和统计⽅便。该库如下三级⼦库：1．省(⾃治区)分布名录库：可按省级⽔平检索物种分布情况(表3)；2．县级分布名录库：可按县级⽔平检索物种分布情况(表4)；3．保护区分布名录库：可按⾃然保护区⽔平检索物种分布情况(表5)。
表3 3 可按省可按省可按省((⾃治区⾃治区))进⾏物种检索的省份进⾏物种检索的省份省(区) 兽类鸟类两栖类爬⾏类⽬科种⽬科种⽬科种⽬科种北京 7 18 53 18 61 343 2 5 10 2 8 23 ⼴西 10 36 146 19 57 462 3 10 72 3 19 136 四川 9 31 185 19 59 572 2 10 53 3 11 69 ⽢肃 8 32 163 438 2 9 24 3 9 57 上海 8 17 40 362 2 6 14 3 11 69 云南 10 35 300 19 71 794 3 11 104海南 8 24 76 20 60 344
贵州 8 30 142 17 43 403 2 10 62
新疆南部 7 18 73 19 41 242
⿊龙江 19 57 343 2 6 11
辽宁 21 57 365 2 6 15
浙江 10 30 99 2 9 43 4 15 82 宁夏 6 19 75 1 3 7
西藏 8 21 126
吉林 11
河北 2 6 11
内蒙古 32
江苏 2 7 19
安徽 2 9 38
江西 2 8 39
河南 2 7 19
湖北 2 10 46
湖南 2 8 53
⼴东 47 陕西 2 8 29
表4 4 可按县级⽔平进⾏物种兽可按县级⽔平进⾏物种兽可按县级⽔平进⾏物种兽类检索的省份类检索的省份类检索的省份省份兽类鸟类两栖类爬⾏类⽬科种记录⽬科种记录⽬科种记录⽬科种记录
⼴西 10 36 146 1344 19 57 462 1424 3 10 72 233
贵州 8 30 142 586 18 54 417 2085 2 10 58 236
云南 10 35 300 2120 18 41 794 6175 3 11 104 479
四川 9 31 185 2674 19 59 572 5616 2 lO 93 426 3 11 69 524 浙江 2 9 43 310 4 15 82 640 福建 6 77 469 合计 6724 15300 1774 1633 2 2 物种物种物种、、⽣境⽣境、、保护区信息管理系统的设计及实现保护区信息管理系统的设计及实现
2．1 系统的设计和分析
2．1．1 系统的结构设计
本系统有五个主要数据库⽂件，分别存放物种基本信息、保护区基本信息、⽣境状况数据、
图 3 系统的E—R图(M：N，表⽰多重对应的关系)
说明：物种(S)与⽣境(H)的关系为M：N(是指⼀个物种可栖息于⼀种或多种不同类型的⽣境；同时⼀种⽣境可栖息⼀种或多种动物)
2．1．2 数据模型分析
采⽤E－R⽅法(Entity-Relationship Approach)将现实数据转化为计算机信息。
物种基本信息、⽣境状态信息及保护区基本信息是管理系统的三个基本元素，⽽每⼀个元
素作为实体⼜拥有多个属性，图3表⽰三个实体之间的联系。
2．1．3 数据结构分析
物种、⽣境和保护区数据库管理信息系统的主要数据项有物种信息、保护区信息、⽣境信
息、调查信息、⽂献信息、交易信息等(表6)。这与世界⾃然保护监测中⼼(WCMC)的数据结
构基本⼀⼀致，但⽬前缺少图像和地图类型资料。各信息项构成多组数据库⽂件，但⼜成为⼀个
物种调查信息及⽂献信息(图2)。
整体，录⼊资料经模型库运算后，可⾃动对保护区或物种等进⾏状态分析。
表5 5 ⾃⾃然保护区物种名录建库情况然保护区物种名录建库情况((加*者仅为重要物种名录者仅为重要物种名录)) 省份保护区名称鸟类兽类两栖类爬⾏类云南西双版纳 427 102 38 60
⾼黎贡⼭ 343 115 28 48
哀牢⼭ 383 86 26 39
怒江 269 106 10 14
⽆量⼭ 290 101 28 38 另有25个保护区有重要物种名录
贵州⿇阳河 149 37 14 18 茂兰 103 60 19 39
雷公⼭ 121 52 36 56
野钟⿊叶猴 104 29 9 9 四川卧龙 281 103 18 21 西藏墨脱 28 30 波密岗乡* 7 13
林芝东久⾚斑羚 7l 2l 聂拉⽊樟⽊沟 * 10 18 吉隆江村 * 19 27 珠穆朗玛峰* 24 28 羌塘 * 36 16 申扎 * 14 10 芒康 * 36 44 巴吉 * 15 22
类乌齐 * 10 21
⼴西⾦钟⼭ 131 海南尖峰岭 215 68 38 50 河南伏⽜⼭ 213 62 14 3l 宝天曼 116 48 ll 26
鸡公⼭ 170 45 15 28 陕西佛坪 49 太⽩⼭ 7 21 ⼭西庞泉沟 22 30 ⽢肃⽩⽔江 59
古⽥⼭ 90 九龙⼭ 26 湖北神农架 7 21 2．1．4 系统程序设计及实现基本原理
系统以结构程序设计为主要思想，通过对实体模型的分解，建⽴分级结构，采⽤逐步求精的设计⽅法。同时，也运⽤模块化程序设计及⾃顶向下程序中的许多要素，系统以Foxpro 2．5 为开发语⾔（图4）。
图4 系统的模块组织
表 6 6 物种物种物种保护数据库的主要信息项保护数据库的主要信息项保护数据库的主要信息项物种信息保护区信息⽣境信息调查信息⽂献信息分类信息名称⽣境类型调查地名作者中⽂名⽣物地理分布区⽣
物地理分布区调查时间时间学名⾏政区⾏政区调查物种题⽬⽣物分布区信息公布⽇期原有⾯积样地⾯积页号⽣境信息海拔⾼度范围现存⾯积⽣境类型出版物垂直分布范围经纬度范围列⼊保护⾯积调查⽅法出版社分布⾏政地区保护区级别调查数量关键词红⽪书状态* 保护理由雄性数量⽂献号贸易公约* * 主要威胁雌性数量
保护动物否物种名录密度
保护级别总⾯积经纬度
资源状况⽣境类型及其⾯积海拔⾼度
主要威胁是否为⼈与⽣物圈保护区天⽓状况
单位体重是否为世界遗迹地单位体重
主要参考⽂献年投⼊及⼈员、建筑等⽣物量
管理计划完成否调查⼈单位
* 指“1994 IUCN 红⽪书”中的物种濒危级别；
* * 指物种是否列⼊“濒危野⽣动植物种国际贸易公约”中
2．2 系统功能
本系统具有信息输⼊、信息输出、⽂献管理和基本维护管理等功能，操作全部采⽤汉字菜单，下⾯重点介绍系统的输出项⽬和内容：
①物种信息摘要：特定物种的地理分布(⾏政区、分布区及保护区)、⽣境和物种的受威胁状况及保护等级；②保护区信息：地理位置(省、县市及分布区)、经纬度及海拔⾼度范围，保护区级别、类型、管理部门、保护理由、总⾯积及各种⽣境类型及⾯积，保护区内有记载的物种名录(包括全部物种、濒危物种、保护物种等)；③分布区信息：列出其⽣境概况，该分布区的物种名录和保护区建⽴情况信息；④⾏政区(省或⾃治区)信息：某省(⾃治区)的⽣境概况和列出该省(⾃治区)的物种名录和保护区建⽴情况；⑤国家信息：某国家的⽣境概要，列出该国家的物种名录和保护区情况，并按不同等级及管理部门进⾏统计；⑥⽂献检索：显⽰全部⽂献⽬录或按年代、作者、出版社、关键字检索出相应的⽂献；⑦交易信息：按物种、经营者、省(⾃治区)和年代显⽰出交易信息；ll调查信息：按物种、保护区、调查地点、调查⽅法、调查时间和调查部门显⽰某次的调查活动及物种现状等；12按中国动物地理区划(张荣祖，1959)的⼤区或亚区输出物种分布信息：显⽰出某⼤区或亚区有记载的物种名录及参考⽂献等信息。
2．3 ⼰建⽴的物种、⽣境、保护区数据库
⽤CMASS 2．O建⽴的物种、⽣境、保护区信息库主要有：
2．3．1 中国⾃然保护区信息库
汇总了我国截⽌到1994年底公布的七百多个⾃然保护区，(其中包括⼈与⽣物圈保护区 10处、世界遗迹地14处)(表7)。
2．3．2 物种信息库
已建⽴了12个动物物种信息库(表8)，分别按动物类或地区建⽴，各有特点。各个库基本上都完成了前⾯述及的数据项(表