全 文 ：江苏林业科技 JoU RA NLF OJI A NG sUFE Y s T o R RsI eE e NE& E e TH NoL oY o一。。4 , ( 3 ) : 7 一 1 0 , 1。
松科植物形态信息系统的建立与应用
周 坚 庚庐山
( 南京林 业大学 , 南 京 2 1 0 0 3 7)
摘要 介绍了松科植物微机分类形态数据库系统 , 包括它的设计原理 、 建立 方法和使用
说明。 讨论了该系统的优点以及建立该系统所遇到的问题。 该系统是由 F o x b as e 2 . 10 数据库软
件生成 , 工作环境为2 1 3H汉字系统。
关键词 松科植物 , 检索 , 计算机
近些年来 , 随着微型机在我国的 迅 速普
及 , 数据库管理已被引入各个行业 。 围绕我国
植物资源开发利用为 目的的各种植物数据库
和管理系统正在建设之中。 本文介绍了利用
数据库软件建立的松科植物微机形态信息系
统 。
I 系统总体设计思想及功能块设计原则
《 树木志 》 本身就是一个完整的有关树
木的图书形式的信息体系 , 它包括各树种有
关形态特征的文字说明及图形 。 声J门通过标
本的形态特征和系统提供的鉴别工具一检索
表 , 查找出植物种类 。 我们设计的微机植物
形态信息系统是把松科植物各树种的形态特
征输入计算机 , 存储于数据库中, 利用计算
机程序来查找物种的。 用户只要输入植物的
形态特征 , 计算机就会 自动查找出符合输入
特征的植物种类 。 但是 , 开发一个微机植物形
态信息系统 , 是一项比较复杂的工作 。
1
.
1 开发环境
目前国内流行的 微 机 数 据 库软件 有
d B A S E I 一 d B A S E I 一 P L U S E , d B A S E
W , F o x B A S E
+ 等 , 其中 F o x B A S E + 以运行
速度快 、 兼容性好 、 函数丰富以及对环境要
求低等特点而倍受青眯〔 3, ` 5〕 。 所以我 们选
用了 F o x B A S E + 中的高 版本 F o x B ^ S E 2 . 1。
作为本 系统的开发工具 。 并选用最 新 版 的
《 中国树木志 · 第一卷 》 〔 1〕和 《 植 物 志 》
(第七卷 ) 〔 2 〕中松科植物的形态特征建 立
关系型植物形态数据库 。
1
.
2 标准化和代码化
在 《 树木志 》 〔 1〕中松科植物共收集 1 50
个种及变种 , 对各个种的描述可分为 : ①树
皮、 ②果期 、 ③冬芽 、 ④枝条 、 ⑤种子 、 ⑥
叶 、 ⑦球果的外形及颜色 、 ⑧球果的特征 (有
无自粉 , 有无梗 , 着生状态 , 是否张开等 ) 、
⑧种麟和L苞麟等几方面 。 在各个方面均使
用了较多的定性描述术语 。 例如 , 对树皮颜
色的描述术语就多达 46 个 ; 且许多术语之间
的界线不明确 , 如褐色 , 黑褐色 , 探褐色 ,
灰褐色 , 暗灰褐色 , 褐灰色等 , 给使用者带
来了诸多不便 , 也增加了编程的难度 。 因此 ,
表 l 冬茅术语标准化
原用术语
具树脂 , 富树脂 , 被较
多树脂 , 微有树 脂 ,被 薄
层树 脂 , 儿无树脂 , 无
树脂
标 准化 、 代 码化术语
2 0
. 有树脂 2 1 . 宫树 活
2 2
. 少树脂 2 3 . 无树 脂
冬树芽脂
收稿 日期 . 1 9 9 3一1上一 1 5 .
十分有必要进行性状和用语的标准化工作。
以冬芽为例说明本次开发工作中形态性
状的标准化工作。
由表 1可见 , 《 中国树木 志 》 中〔。 ,关于
冬芽树脂的描述共有 7 个定性描述术语 。 通
过比较后 , 可将其标准化为 4个术语 。 把 “ 具
树脂 ” , “ 富树脂 ” , “ 被较多树脂 ” , “ 微有树
脂 ” , “被薄层树脂” 归结为 “ 有树脂 ” 一类 ,
而将 “ 几无树脂 ” , “ 无树脂 ” 归结为 “ 无树
脂 ” 一类 。 为 了能 反映出树脂量上的变化 ,
将 “ 富树脂 ” , “被较多树树脂” , 归结为 “ 富
树脂 ” 一类 , 而将 “ 微有树脂 ” , “ 被薄层树
脂” 归结为 “ 少树脂” 一类 。 这样 , 如输入
“ 有树脂” 这个 性状 , 即可查出具 “ 具树脂 ” ,
“ 富树脂 ” , “ 被较多树脂 ” , “ 有微树脂 ” ,
“ 被薄层树脂 ” 5 个性状的 物 种 ; 如 输 入
“ 富树脂 ” , 则仅查原书中有 “ 富树脂 ” 和
“ 被较多树脂” 2 个性状的物种 。 通过这样
的标准化工作 , 使得原书中有关冬芽树脂的
7 个定性描述性状标准成 4个定性描述性状 。
其它性状的标准化工作也类似进行 , 共
总结出 17 9个标准性状 。
为了减少用户标准化性状汉字输入的不
便 , 将所有标准化性状进行编码 ,用户只需要
输入标准性状的代码 , 程序可将代码 自动转
换为标准性状 。 限于篇幅 , 本文未列出所有
的标准性状及代乃 。
1
。
8 程序设计
程序设计的基本宗旨是为用户着想 。 而
微机植物形态信息系统的一个基本的出发点
是为了快速 、 准确 、 方便地查找出植物种类。
根据目前的需要 , 本程序提供了特 征检索 、
经典检索 、 输入查询 3种功能 。 随着该系统
的运用和进一步开发 , 很有可能补充新的功
能和修改原有功能 。 因此 , 就程 序 体 的 设
计 , 着重解决了以下问题 :
1
.
3
.
1 模块化分割 : 模块化分割就 是 将一
个复杂的系统分割成相对独立的若干部分 。
每一部分称为一个模块 , 独立承担一种功能 ,
而每一模块又可分割成若干个子模块 , 一层
层地逐级实现子功能 。 这样的系统总体设计 ,
既有利于系统的调试和维护 , 又有利于根据
未来的需要 , 进行系统扩充 。
1
.
3
.
2 程序能接收标准性状代码的输入 ,并
根据代码进行检索与输出 。 考虑到即使标准
化以后 , 性状仍多达 17 9个 , 无法在同一屏幕
上显示所有性状及代码 , 程序设计采用了分
屏技术 , 以达到显示所有性状及对应代码的
目的 。
1
.
3
.
3 程序具有容错功能 , 可以避免 用 户
因操作失误或其它原因引起的出错或死机 。
同时 , 可以修改或剔除输入的代码 。
1
.
3
.
4 考虑到某些描述性状较长 , 超 出 了
F o xb
a s+e 对建立索引文件的要 求 , 同时考
虑到随着今后该系统完善和补充 , 会使检索
量不断增加 , 为了节省内存空间 , 以牺牲检
索速度为代价 , 设 计出的系统仅由数据库文
件 ( . d bf ) 和命令文件 ( 。 P R G ) 组成 ,而尽
量不使用索引文件 ( . I D x ) 。
2 系统的数据库 结构设计
所谓数据库 ( D a t a b a s e ) , 一般地说是
数据的集合 , 形象地说是储存数据的“ 仓库 ,o
关系型数据库类似于一个二维表格 , 每一行
放一条由若干信息项组成的数据 , 称为一个
记录 ;每一列就是这些数据中的一种信息项 ,
称为一个字段〔 6〕 。 松科植物数据库 , 可以简
单地表示成表 2 的形式 。
表 2 关 系型数据岸 结构示意
字段 l 字段 2 字段 .3 ·一
记 录 1
记录 2
马 尾松
海 岸松
拉丁 名
拉丁名
树皮
树皮
冬芽
冬芽
松科植物数据库 ( P I N A C E A E . D B F )
结构如下 :
字段编号 字段名 字段类型 字段内容
I Z M C h a r a e t e r 种 名
2 L M C h a r a e et r 拉丁名
字段编号 字段名 字段类型 字段内容
B M Ca ha rt ce r别 名 3系统的主要功能块设计
S p C ha ra et e r树 皮 s一 主控模块
GQ c ha a r ct e :果 期 该模块提供与各功能子模块的接口 。 系
D Y C ha ra ct e r冬 芽 统程序框图如图 1所示 。
T Zc ha a r ct e r枝 条 3 . 2特征检索模块
2 2Ca ha r
ot e r种 子 特征检索模块是本次设计的主要模块 ,
Y X C ha ar o et
r 叶 它具有接收代码的输入 、 修改或废除已输入
Q G c h ar ac et r 球果 1 代码的功能。 采用截取子串的方法以及过滤
T X C ha ar ct er 球果 2 技术等 , 方便地查找出符合各特征或所有特
z L C ha ar ct er 种 麟 征的各个物种 , 并能显示和打印检索结果 。
B L C h ar ac et r 苞 麟 · 特征检索模块程序框图如图 2 所示 。
F B C ha ar c et
r 自然分布 3 . 3 经典检索 (植物检索表 检 索 ) 模块
主控模块 ( 显示主菜单 )
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图 1 系续程序框图
特征检索子菜单二二止二!止二_ _ _ _ _ 经典检
索子菜单
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L
一竺件上 }一 }
垫圣望竺些燮岁邑工 I t啄到月挤{氢{
}
。儡爵裂鬃结果
显示一对对应的检 索 性 状
否完成检索
( y /
n ) ?
显示结果
图 2 特征检索模块程序框图 图 3 经典检索模块程序框图
经典检索模块是完全按《树木志 》中二歧
检索表的方式和内容一层层检索下去 , 本模
块采用 F o x B A S E + 的数组和过程文 件 结合完
成设计。经典检索模块程序框图如图 3所示 。
3
.
4 输入查询模块
输入查询模块提供 3 种查询方式 , 按种
名 、拉丁名和别名进行查询。查询时 , 用户只
要输入种名 、 别名中的任一字或拉丁名中的
任一字母 , 系统均以很快的速度查找出满足
要求的记录并在屏幕上直接显示结果 。 模块
设计 是 采 用 F o x B A S E + 的过滤技术来实现
的 。 输入查询模块程序框图如图 4所示 。
遍鑫查臀魏
}
一 选择功漏4’l
图 4 查询模块程序框图
4 结论及存在的问题
通过本次的尝试 , 证明用数 据 库 软 件
( F O x B A s E 2
.
1 0) 开发植物形态信息管理
系统是可行的 , 它提供的编程能力基本可 以
满足一般的查询需要 。
本系统是一个综合性的植物形态信息检
索系统 , 它主要有如下特点 .
( 1 )本软件可以提供多种查询方式 , 保
留了人们熟悉的也是一般 《 植物志 》 中使用
的检索表方式 , 使熟悉这种方式 的用 户 可
以得到满意的结果 , 更重要的是软件提供可
根据任意特征进行查询的方式。 利用后者 ,
使用户可将所有能够知道的植物形态特征都
输入计算机 , 而且不必考虑输入的程序 , 避
免了使用检索表必须按表中固定特征顺序检
索的不便 , 同时 , 这种方式克服了使用植物
检索表时 , 遇到不确定的特征就难以进行检
索的困难 。
( 2 )为用户使用方便 , 本软件采用友好
的人机界面 。 汉字菜单形式显示所有的功能
和操作按键。 用户无需记忆任何命令 , 可直
接根据屏幕上的提示进行操作 , 将所有的形
态特征按序编码 , 并在屏幕上利用分屏显示
的手段 , 把编码与所代表的性状全部显示出
来 。
( 3 )在程序的编制中使用 了多项容错技
术 , 减少了误操作和死机的可能性 。 本系统
从程序设计上 , 关闭了非操作键和功能键 ,
程序仅按操作键和功能键的命令运行 , 基本
上避免了错键导致程序出错的现象。 设计的
程序可以提供改正已录入的编码的功能 , 无
论当前输入的编码 , 还是在此之前的编码 ,
都可以进行修改或删除。 本程序还提供了一
项功能 , 就是当运行程序进行检索时 , 每一
输入的特征结果都在屏幕上直接显示 , 告诉
用户数据库中有多少个符合该项特 征 的 物
种 , 用户仍可使用功能键剔除错误特征。
(4 ) 利用本程序除可以进行一般的由特
征查询物种之外 ,还可以开展一些研究工作 ’
如快速 、 准确的查找松科植物中具有某个或
某几个特征的物种 , 以便对它们进行比较研
究 。 如果利用 《 植物志 》 或 《 树木志 》 来开
展这项工作是很费时间的 。
在植物分类领域中要求对植物形态信息
进行管理 , 尽管早在 70 年代初就有将计算机
技术引入植物分类研究的尝试 〔8〕 , 但国内这
方面起步较晚 , 计算机技术应用于植物形态
信息管理还有许多工作要做 , 首先是资料的
完整性 , 植物形态信息目前主要以各种 《 植
物志 》 和 《 树木志 》 形式记载 , 整理这些形
态信息时 , 发现部分物种的形态记录不完整 ,
常有在某一物种中的一形态信息在另一物种
中会被忽略的现象 , 有时即使在多种版本的
(下转第16 页 )
林首次抚育问浅强度 ( P, ) 不宜超过 3 % 。
3
.
2 抚育问伐的林分与对照林分相比 ,单位
面积林分保留木生长率均有所提高 , 绝对生
长率约增 加 2 . 4 % , 相 对 生 长 率 约 增 加
6 0
。
5%
。
3
.
3 抚育闷伐开始期的迟 早对间伐效果 影
响是明显的 。 在密度 为 1 6 65 书卡/ h m 之的 林 分
中 , 第 1 5年开始间伐是及时的 , 其间伐后 每
公顷生长量最 高 , 对 于 1 9 9 5株 / h m Z , 2 5 0 5
株 / h m “的林分 , 第 15 年开始间伐 已 过 迟 ,
间伐后每公顷生长量较低 , 由于 未 及 时 间
伐 , 林分过变郁闭 , 植株挤压 , 林冠上移重
叠 , 严重影响生长 , 因此 , 强调适时适度间
伐非常重笙 。
3
。
4 通过抚 育间伐的林分能明显提 高 大径
材 (胸径穴于 20 。 m ) 的产量 , 初植 密 度较
小的林分大径材比例最高。 同一初植密度的
林分 , 大径材比例随着抚育间伐强度的增加
而增加 。
3
.
5 针对平原地区水杉人工林的培育目标 ,
主妥是提供凛条等建筑用材 , 其间伐材利用
价值低 , 以初植密度 1 6 6 5株 / h m 里 , 或 更 小
些的初植密度造林经济效果较好 , 经过 1 ~
2 次间伐 , 可获得较多的大径材 。
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(上接第 10 页 )
《 植物志 》 中也难 以查全 ; 其次是植物形态
术语的标准化 , 由于 缺少一套规范统一的植
物形态术语 , 建立植物形态信息库的难度很
大 。 在 《 植物志 》 和 《 树木志 》 中 , 一些描
述用语如树皮 、 种皮的颜色和记录数量很含
糊 , 不仅给建库带来不便 , 而且会给今后的
使用带来更多的困难 。 计算机软件技术本身
的发展也直接关 系到这方面工作的 顺 利 开
展 。 目前的效据库软件大多是通用型的管理
软件 , 由于所管理的对象特点不同 , 植物形
态数据库需要比一般管理型数据库更为复杂
的功能 , 开发植物形态信息系统除了必裔满
足管理植物形态信息之外 , 一个完善的实用
型系统还必须具有图形管理的功能 , 达到图
文并茂的要求 , 可目前使用 的 F o x B A s E 、
d B A s E 这类中小型中西文关系数据库管理
软件 , 在这方面的能力还不尽人意 , 今后应
逐步引进和开发相应的支撑软件 , 以弥补这
方面的不足 。
主要参考文献
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