全 文 ：武汉植物学研究 2003, 21 (6) : 531～ 536
J ourna l of W uhan B otan ica l Resea rch
基于W ebG IS 的植物园植物物种管理信息系统
吴彩云, 杨中清Ξ , 李 伟
(中国科学院武汉植物研究所ö武汉植物园, 武汉　430074)
摘　要: 鉴于植物园现代化管理和国内外植物资源信息交流的迫切需要, 利用W ebG IS 系统集成技术在 In ternet
上建立了中国科学院武汉植物园植物物种管理信息系统。系统实现了基于网络的图形属性数据的双向查询, 并具
有新增、编辑、缩放、漫游、定位等功能, 为植物迁地保育的动态管理提供了管理工具, 为科研、科普等应用部门和科
技人员提供了获取植物物种信息的工作平台。文中详细介绍了该系统的设计要求、数据来源、开发运行环境、数据
库构成、系统功能等。
关键词: W ebG IS; 植物物种; 植物园; 管理信息系统
　　中图分类号: Q 942339　　　　　文献标识码: A 　　　　　文章编号: 10002470X (2003) 0620531206
A W ebGIS Based Plan t Collection s M anagem en t
Information System
W U Cai2Yun, YAN G Zhong2Q ingΞ , L IW ei
(W uhan B otan ica l Gard enöW uhan Institu te of B otany , T he Ch inese A cad emy of S ciences, W uhan　430074, Ch ina)
Abstract: A W ebG IS2based info rm at ion system w as developed and it p rovides a w ide range of
funct ion s including querying, adding new reco rd, ed it ing, zoom ing, and roam ing, etc. fo r the
m anagem en t of p lan t co llect ion s in bo tan ica l garden s. T h is paper p resen ts the overa ll system de2
sign, con struct ion and demon stra ted. Fu tu re imp rovem en t of th is system is a lso discu ssed.
Key words: W ebG IS; P lan t co llect ion s; Bo tan ica l garden; M IS
　　保护全球的植物多样性对于人类的未来具有根
本性的重要意义, 它关系到国民经济可持续发展的战
略[1 ]。植物园在全球植物多样性保育之中具有重要地
位, 是植物迁地保护的重要基地, 其发展关系到国家
和全球社会经济、科学文化的发展[2 ]。在植物园的物
种保护、科学研究、科普和旅游四大主要功能中, 植物
引种、栽培、保育是基础, 其管理水平直接关系到其他
功能的实现[3, 4 ]。但植物园现有的管理方式还比较传
统, 远不能适应植物科研与科普以及开展与国内外交
流合作的需要。利用计算机技术对植物园活植物, 特
别是植物迁地保护的资源圃进行数据管理, 是提高工
作效率与管理水平的重要途径和手段之一[5 ]。因此,
植物园信息网络体系建设已列为中国科学院中国本
土植物保护 15 年计划的前期目标之一[1 ]。国内外不
少单位已相继建成了一些专门的植物管理信息系
统[6 9 ] , 为植物物种的信息管理提供了有力的帮助。
但是这些系统都没有提供植物的空间位置信息, 难以
进行植物生境、种群的历史动态跟踪管理。
地理信息系统 (G IS) 是一种用于存储、管理和分
析空间信息的强有力的工具[10, 11 ] , 特别是采用W eb2
G IS 技术可以有效地满足分布式、快速传输和异地查
询处理的要求[12 ]。此技术已在国内外广泛应用于资Ξ 收稿日期: 2003205219, 修回日期: 2003206219。基金项目: 中国科学院知识创新工程信息化建设重大专项基金 ( IN F1052SDB21210)。作者简介: 吴彩云 (1971- ) , 女, 湖北天门人, 硕士研究生, 从事计算机在生物学中的应用研究。现工作单位: 湖北省林业勘察设计院。通讯作者 (E2m ail: yangran@public. w h. hb. cn)。
源管理、环境监测、灾害评估、城市与区域规划等众多
领域, 成为社会可持续发展的有效的辅助决策支持工
具[13 19 ]。
武汉植物园位于我国南北气候过渡地带的华中
地区, 在我国植物区系的植物多样性迁地保护中具
有重要的战略地位。目前, 武汉植物园共引种栽培植
物 4 000 多种, 随着进一步发展, 到 2005 年物种保
育规模将达到 8 000 种左右, 现有的管理模式已不
适应武汉植物园的现代化管理和国际植物资源信息
交流的需要。笔者运用W ebG IS 技术和数据库技术
建立一个开放的、可视化的、检索功能相对完善的植
物物种管理信息系统, 以期为植物园植物物种属性
数据与空间数据的有效调用及植物物种信息的高效
检索提供工作平台。
1　系统设计要求
本系统的设计要求应达到以下几点: ①系统采
用浏览器ö服务器 (B öS) 体系, 在 In ternet 上实现系
统的共建共享。②系统信息以空间信息为基础, 同时
提供充分的属性信息。③系统要具有查询、编辑、添
加、删除等功能。④地图能无级放大而不失真, 清楚
地显示植物物种的分布情况。⑤系统运行稳定、速度
快。⑥设计界面友好, 操作方便、易学易用。
2　数据来源
本系统空间基底采用武汉植物园 1÷ 1 500 的地
形图。植物专题点的坐标采用GPS 差分定位技术测
得, 所有点都以植物栽培地点高出地面 1 m 处为基
准测出, GPS 输出的各点坐标为W GS84 坐标系下
的经纬度坐标。属性数据来源于武汉植物园各专类
园管理员收集的数据。
3　系统开发环境和运行环境
系统开发环境　至少 3G 的硬盘可用空间, 内存
256 M B; W indow s2000 Server, IIS 510, SQL Ser2
ver 2000, A rc IM S 410, A RCSD E 8. 2 fo r SQL Ser2
ver, A rcinfo 812, M apob ject 212, V isual Basic 610。
系统运行环境　服务器端运行环境: 至少 2G
的硬盘可用空间, 内存 128M B;M icro soft W indow s
N T 410 w ith Service Pack 6a 或更高, IIS 510, SQL
Server 2000, A rc IM S 410, A RCSD E 812 fo r SQL
Server。客户端要求 M icro soft In ternet Exp lo rer
510或N etscape Comm un icato r 4161 或更高版本的
浏览器。最佳分辨率为 1 024×768。
4　系统数据库构成
该系统数据从数据类型上分为空间数据与属性
数据两部分。结构如图 1 所示。
图 1　物种管理信息系统结构图
F ig11　T he structu re of the info rm ation system fo r
p lan t co llect ions m anagem ent
4. 1　空间数据建库
本系统在A rcinfo 中对地形图配准后, 进行屏
幕数字化, 数字化后的数据为 Shape 格式, 不同的地
物信息分层存放, 这些层都属于背景层, 如w ater
层、hou se 层、road 层、其他层。根据植物专题点的坐
标在地图上生成点层, 通过 SD E 导入大型关系数据
库 SQL Server 后空间数据的特征属性表里自动生
成O b ject ID、ID 和 shape 3 个字段。
4. 2　属性数据库建库
各专类园管理员收集的数据经过整理, 利用
SQL Server2000 建立数据库。库中包括 6 个属性信
息表, 各个属性信息表之间通过关键字登记号关联,
空间数据导入后与记录属性表的关联通过记录属性
表的记录登记号与点层的特征属性表里O b ject ID
字段建立。数据库表名和字段设计如表 1～ 表 6。
表 1　科属性表
T able 1　Character tab le of fam ilies
字段名　　
F ield nam e　　
数据类型
F ield
type
长度
L ength
允许空
A llow
emp ty
备注
N o tes
科登记号
Fam ilies ID in t 4 否 主键
科编码
Fam ilies coding varchar 50 是
中文科名
Fam ilies Ch inese nam e varchar 50 是
拉丁科名
Fam ilies scien tific nam e varchar 100 否
235 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 21 卷　
表 2　属属性表
T able 2　Character tab le of genera
字段名
F ield nam e
数据类型
F ield
type
长度
L ength
允许空
A llow
emp ty
备注
N o tes
属登记号
Genera ID in t 4 否 主键
中文属名
Genera Ch inese nam e varchar 50 是
拉丁属名
Genera scien tific nam e varchar 100 否
所在科登记号
Fam ilies ID in t 4 否
外键, 与
表 1 关联
表 3　种属性表
T able 3　Character tab le of species
字段名
F ield nam e
数据类型
F ield
type
长度
L ength
允许空
A llow
emp ty
备注
N o tes
种登记号
Species ID in t 4 否 主键
拉丁种名
Species scien tific nam e varchar 100 否
中文种名
Species Ch inese nam e varchar 50 是
种别名
Species alias varchar 100 是
种习性
Species p ropensity varchar 50 是
喜湿、
喜阴等
保护等级
P ro tecting dist inction varchar 10 是
指濒危
等级
利用价值
V alue in use varchar 50 是
药用、
食用等
所在属登记号
Genera ID in t 4 否
外键, 与
表 2 关联
表 4　记录属性表
T able 2　T able of reco rd
字段名
F ield nam e
数据类型
F ield
type
长度
L ength
允许空
A llow
emp ty
备注
N o tes
记录登记号
R eco rd ID in t 4 否 主键
所在种登记号
Species ID in t 4 否
外键, 与
表 3 关联
拉丁种名
Species scien tific nam e varchar 100 否
引种时间
Co llection tim e datet im e 8 是
引种地登记号
Source p lace ID in t 4 否
外键, 与
表 6 关联
引种经度
L ong. in source p lace float 8 是
指被引种
前的经度
　　续表 4
字段名
F ield nam e
数据类型
F ield
type
长度
L ength
允许空
A llow
emp ty
备注
N o tes
引种纬度
L at. in source p lace float 8 是
指被引种
前的纬度
海拔
A ltitude varchar 50 是
坡度
Gradien t varchar 50 是
坡向
A spect varchar 50 是
生境
Grow th en tironm ent varchar 500 是
伴生植物
A ssociated species varchar 500 是
引种人登记号
Co llecto r ID in t 4 否
外键, 与
表 5 关联
栽培地点
P lan ting p lace varchar 50 是
植物园的
园区名
栽培地经度
L ong. in p lan ting p lace float 8 是
栽培地纬度
L at. in p lan ting p lace float 8 是
发育情况
Grow th condit ion varchar 500 是
指该种繁
殖能力
保存情况
A ctuality varchar 50 是
指死亡、被
偷或淘汰
清除时间
C lear aw ay datet im e 8 是
死亡原因
D eath varchar 500 是
如果死亡,
说明原因
附注
N o tes varchar 500 是
其他要说
明的内容
表 5　引种人表
T able 5　T able of co llecto r
字段名　　
F ield nam e　　
数据类型
F ield
type
长度
L ength
允许空
A llow
emp ty
备注
N o tes
引种人登记号
Co llecto r ID in t 4 否 主键
引种人姓名
Co llecto r nam e varchar 10 否
引种人性别
Co llecto r sex varchar 2 是
工作单位
W o rk ing p lace varchar 60 是
联系方式 1
Contact m anner 1 varchar 50 是
联系方式 2
Contact m anner 2 varchar 50 是
其他情况
O thers varchar 500 是
335　第 6 期　　　　　　　　　　　　吴彩云等: 基于W ebG IS 的植物园植物物种管理信息系统
表 6　引种地点表
T able 6　T able of source p lace
字段名
F ield nam e
数据类型
F ield
type
长度
L ength
允许空
A llow
emp ty
备注
N o tes
引种地登记号
Source p lace ID in t 4 否 主键
引种地名
Source p lace nam e varchar 50 否
详细地点
D etailed p lace nam e varchar 200 是
土壤类型
So il type varchar 50 是
最高海拔
A ltitude of t ip top varchar 50 是
最低海拔
A ltitude of rock bo ttom varchar 50 是
5　系统功能实现
空间数据库的 Shape 格式文件通过 SD E 被添
加到A rc IM S 里进行网上发布。然后, 利用组件对象
开发方法、A SP 技术、A rcXM L 的高级数据库访问
技术等进行编程实现系统功能。
系统功能框架及其主要功能如图 2。
5. 1　信息查询功能
图文双向查询与统计是该系统的重要功能之
一, 包括从空间位置到相关属性数据的查询, 以及根
据属性数据进行空间定位的逻辑查询, 并对查询结
果进行统计。
图 2　植物物种管理信息系统功能模块
F ig12　T he function model of the info rm ation
system fo r the m anagem ent of p lan t co llect ions
　　点选查询　激活相应查询工具按钮, 点击图形
对象, 即可显示出该图形对象的有关属性信息。
框选查询　激活相应查询工具按钮, 通过鼠标在
地形图上拉框, 即可显示所有被选框内对象的属性信
息。然后点击各个记录号显示单个记录的位置信息。
数据查询统计　在查询界面的对应框里选择已
知字段名和逻辑运算符及逻辑值, 然后按下按钮“添
加到查询表达式”, 再按下执行按钮, 在结果显示区
就会显示符合条件的记录表。如果不能输入确定的
字段值, 可点击获取样本按钮, 字段值下拉列表框中
会列出该字段的所有值, 然后从中选择一个值实现
查询。对于查询得到的结果, 可以实时查看相应记录
所在的空间位置。点击结果表中的记录号也可显示
地图上该记录点的位置。其功能界面见图 3。
图 3　查询界面示例
F ig13　Q uery in terface samp le
435 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 21 卷　
5. 2　编辑记录
主要编辑功能包括点要素的增加、删除、移动和
相应物种属性记录的编辑。编辑记录功能只能由系
统管理员或获得系统编辑授权的人员通过严格的密
码验证后进行。其添加记录界面如图 4。
图 4　添加记录界面示例
F ig14　A dd reco rd in terface samp le
6　讨论
(1) 本系统综合利用W ebG IS 技术和数据库技
术, 实现了空间数据和属性数据的集成管理以及网
上数据传输、查询等功能, 是将W ebG IS 技术运用
在植物园物种管理方面的新尝试。本系统为物种迁
地保育的动态管理与信息交流提供科学依据, 并为
科研、科普旅游提供咨询服务, 也为 G IS 技术在“精
密农业”、“精密林业”方面的应用提供了新思路。
(2) 系统扩展性强。提供不同的地形图或数据
库, 就可以作为不同的系统使用, 为将来大范围的植
物物种管理系统提供了支撑平台; 可基于此平台进
一步提供其他各种信息, 如植物整体、花、果、叶等图
片信息; 本系统的属性数据库也可以提供给相关的
系统使用; 本系统也可作为数字化植物园的基础平
台, 如可设计建筑物、道路等图层为活动层, 点击各
层都可以进入各层的虚拟空间和得到不同图层的属
性信息。
(3) 空间数据的精度对该系统精度的影响至关
重要。这包括两个方面: 原始地形图本身的精度和点
专题坐标的精度, 无论哪个精度不够都会造成系统
的误差甚至错误。其中点的位置精度问题可能是
G IS 技术在植物物种管理方面应用较少的原因之
一。传统的测量方式除了精度不够外, 还会耗费大量
的人力物力。GPS 是确定空间任一点坐标的理想定
位工具, 但 GPS 伪距离单点定位精度只能达到±5
m。植物园局部地区植物物种间距小到 1 m 左右, 空
间坐标难以得到精确测量。近来, 利用 GPS 差分定
位技术, 可使 GPS 差分定位精度优于 1 m [20 ]。实际
运用中发现, 利用 GPS 差分技术可达到的精度比已
报道的还高, 可优于 017 m。这为本系统的实现提供
了技术支持。
(4) 要实现一个很完整的系统还有很多工作要
做, 本系统对死亡植物物种的记录, 只是在相关字段
里做了标记, 下一步工作中, 我们将使用单独的地形
图显示已经死亡的物种记录; 植物物种属性字段也需
进一步完善; 该系统只是一个示范性的系统, 要成为
一个很好的实用系统, 还有待进一步录入属性数据。
535　第 6 期　　　　　　　　　　　　吴彩云等: 基于W ebG IS 的植物园植物物种管理信息系统
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