鄭姚閩　吳洪斌　劉榮國　牛振國

摘 要：針對寧夏沙坡頭自然保護區(qū)生物多樣性數(shù)字化管理的需求，建立1個基于ArcGIS Engine二次開發(fā)的生物多樣性數(shù)字化平臺，實現(xiàn)對生物多樣性資料中屬性、空間數(shù)據(jù)的查詢、瀏覽和空間分析等功能。通過多源遙感平臺輸入生物多樣性變化信息，為保護區(qū)管理提供決策支持。

關(guān)鍵詞：生物多樣性；數(shù)字化平臺；ArcGIS Engine；遙感

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）18-0095-05

140年的實踐證明，建立自然保護區(qū)是生物多樣性保護最有效的手段之一。據(jù)環(huán)保部數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計，截至2013年底，我國已有2 640個自然保護區(qū)，其中，407個為國家級保護區(qū)。隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字地球、智慧地球和大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)成為大勢所趨，在這樣的背景下，保護區(qū)信息化和生物多樣性數(shù)字化平臺應運而生。

生物多樣性數(shù)字化平臺是一款以單體自然保護區(qū)為用戶終端的軟件，它能夠?qū)崿F(xiàn)對生物多樣性信息的采集、編輯、查詢、統(tǒng)計分析和展示等功能。平臺用戶包括生物多樣性領域的政府部門決策人員、系統(tǒng)管理員、從事生物多樣性研究的科研人員和社會公眾。該平臺不僅能夠客觀地展示生物多樣性現(xiàn)狀，還可以利用多源遙感影像實現(xiàn)對生物多樣性的詳細監(jiān)測和評價，不斷拓展該平臺的空間分析功能，為管理者提供切實有用的決策支持。

1 沙坡頭國家級自然保護區(qū)簡介

寧夏沙坡頭國家級自然保護區(qū)位于中衛(wèi)市城區(qū)西部騰格里沙漠的東南緣，是我國最早建立的7個荒漠生態(tài)類型的自然保護區(qū)之一。保護區(qū)始建于1984年，1994年晉升為國家級自然保護區(qū)，并被聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署命名為“全球環(huán)境保護500佳”。1999年，該區(qū)又被國家科技部、中宣部、中國科協(xié)命名為“全國青少年科技教育基地”和“全國科普教育基地”；2006年、2008年被自治區(qū)科技廳、區(qū)科協(xié)評為“全區(qū)優(yōu)秀科普教育基地”；2007年，沙坡頭被國家旅游局批準為5A級旅游景區(qū)；2010年被環(huán)保部、科技部評為“全國環(huán)?？破栈亍?。保護區(qū)現(xiàn)已成為科研、教學、科普示范和生態(tài)旅游的基地。

該區(qū)東起二道沙溝南護林房，西至頭道墩，北接騰格里沙漠，沙坡頭段向北延伸1 000～2 000 m，沿“三北”防護林二期工程基線向東北延伸至定北墩外圍300～500 m，南臨黃河，東西長約38 km，南北約為5 km，地理坐標為E 104°49′ 25″ —105°09′ 24″ ，N 37°25′ 58″ —37°37′ 24″ 。寧夏沙坡頭國家級自然保護區(qū)總面積14 043.09 hm2，其中核心區(qū)面積3 956.76 hm2，緩沖區(qū)面積5 414.12 hm2，實驗區(qū)面積4 672.21 hm2，主要保護對象為典型的溫帶沙漠自然生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)演替，特有稀有野生沙地動、植物及其生存繁衍的生態(tài)環(huán)境和以防護林工程為主體的人工生態(tài)系統(tǒng)及其治沙科研成果，以及區(qū)內(nèi)各名勝古跡和歷史遺跡。

保護區(qū)地勢西北高，東南低，由西北向東南傾斜，沙丘縱橫，高低起伏，覆蓋在第二紀或第三紀紅砂巖和高河漫灘階地以及沖積、洪積平原上，形成了典型的風沙地貌景觀。

該區(qū)氣候?qū)儆跍貛Т箨懶詺夂?，在全國自然區(qū)劃中屬溫帶干旱氣候區(qū)，具有干旱少雨、蒸發(fā)強烈、冷熱溫差大、光照充足、風大沙多、冬寒長、夏熱短、春暖遲、秋涼早和氣象災害較多等特點。該區(qū)年平均氣溫9.6 ℃，年平均降水量為186.6 mm，年蒸發(fā)量為3 000 mm，年起風沙時數(shù)達900 h以上。中國第二大河——黃河流經(jīng)保護區(qū)南緣，成為了保護區(qū)綠洲的主要水源。由于受基地構(gòu)造的控制，形成一些封閉的內(nèi)陸湖盆，比如堿堿湖、小湖、高墩湖、馬場湖、荒草湖等內(nèi)陸湖泊，總面積721 hm2，是該區(qū)多種脊椎動物類群的棲息地。保護區(qū)內(nèi)主要土壤有風沙土、灰鈣土、潮土、新積土、灌淤土和鹽土等。

鐵路固沙防護林體系、北部防風固沙林體系、濕（水）生地體系、農(nóng)田和沙漠是構(gòu)成該區(qū)荒漠生態(tài)系統(tǒng)的主要種類。獨特的自然地理條件和類型多樣的生態(tài)子系統(tǒng)使該區(qū)成為了荒漠生態(tài)系統(tǒng)豐富的物種“基因庫”。

保護區(qū)共有種子植物79科234屬444種（包括種下等級），占寧夏自治區(qū)種子植物的24.53%，裸子植物4科8屬14種，被子植物75科227屬430種。其中，栽培植物有180種，野生植物有56科157屬264種，雙子葉植物44科116屬192種，單子葉植物12科41屬72種。

該區(qū)國家重點保護植物有裸果木（Cymnocarpos przewalskii Maxim）、沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus （Maxim.） Cheng f.）和胡楊（Populus euphratica Oliver）3種；我國特有屬植物百花蒿（Stilpnolepis centiflora（Maxim.）Krasch）、阿拉善地區(qū)特有植物阿拉善堿蓬（Suaeda przewalskii Bge）、寬葉水柏枝（Myricaria platyphylla Maxim.）。保護區(qū)的珍稀植物有沙鞭（Psammochloa villosa（Trin.）Ber.）和斑子麻黃（Ephedra rhytidosperma Pachom）。

保護區(qū)有脊椎動物5綱27目65科223種。其中，魚類3目5科18種，兩棲類1目2科3種，爬行類2目4科5種，鳥類15目43科176種，獸類6目11科21種。魚類占寧夏自治區(qū)魚類種數(shù)的58.06%，兩棲類占寧夏自治區(qū)兩棲類種數(shù)的50.00%，爬行類占寧夏自治區(qū)爬行類種數(shù)的26.32%，鳥類占寧

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*[基金項目]國家環(huán)境保護部生物多樣性專項的資助、國家自然科學基金（編號：41201445）的資助

夏自治區(qū)鳥類種數(shù)的57.76%，獸類占寧夏自治區(qū)獸類種數(shù)的28.38%.現(xiàn)已查明的昆蟲種類16目175科703種。

國家重點保護野生動物26種，其中，Ⅰ級保護5種，分別是黑鸛（Ciconia nigra）、金雕（Aquila chrysaetos）、玉帶海雕（Haliaeetus leucoryphus）、白尾海雕（Haliaeetus albicilla）和大鴇（Otis tarda），Ⅱ級保護種類21種，分別為小葦鳽（Ixobrychus minutus）、白琵鷺（Platalea leucorodia）、大天鵝（Cygnus cygnus）、鳶（Milvus migrans）、大鵟（Buteo hemilasius）、毛腳鵟（Buteo lagopus）、白尾鷂（Circus cyaneus）、鶚（Pandion liaetus）、紅隼（Falco tinnunculus）、灰背隼（Falco columbarius）、灰鶴（Grus grus）、蓑羽鶴（Anthropoides virgo）、黑浮鷗（Chlidonias niger）、鵰鸮（Bubo bubo）、縱紋腹小鸮（Athene noctua）、長耳鸮（Asio otus）、短耳鸮（Asio flammeus）、荒漠貓（Felis bieti）、猞猁（Lynx lynx）、鵝喉羚（Gazella subgutturosa）和巖羊（Pseudois nayaur）。在這些動物中，屬于寧夏回族自治區(qū)保護動物的有25種，屬于瀕危野生動物種國際貿(mào)易公約（CITES）所規(guī)定的保護物種有22種，屬于中日保護候鳥及其棲息環(huán)境協(xié)定的鳥類有80種，被列入中澳《保護候鳥及其棲息環(huán)境協(xié)定》名錄的鳥類有24種。

保護區(qū)具有廣泛的區(qū)域代表性和地域分界性，在自然地理、農(nóng)業(yè)區(qū)劃和全球氣候變化的研究中占有特殊的地位。這里不僅以“大漠孤煙直，長河落日圓”和“沙坡鳴鐘”的獨特自然景觀馳名中外，而且以其麥草方格為措施的“五帶一體”固沙防護林工程的治沙成果享譽中外，它被稱為“世界奇跡”。

2 總體功能

2.1 數(shù)據(jù)展示

在生物多樣性專題數(shù)據(jù)的展示上，需要體現(xiàn)生物多樣性領域的特點，區(qū)域之間的變化表達要符合具體情況，除了要符合生物多樣性領域的專業(yè)要求外，地圖的表達還需符合地理信息行業(yè)的標準規(guī)范。

2.2 權(quán)限管理

系統(tǒng)設計要充分考慮到數(shù)據(jù)的安全性和保密性，所以，系統(tǒng)要具備權(quán)限管理功能，具體包括用戶賬戶設置、用戶權(quán)限設置、密碼修改、登錄系統(tǒng)日志和系統(tǒng)使用指南等功能。

2.3 基本操作

系統(tǒng)基本操作主要包括空間數(shù)據(jù)的導入導出、空間數(shù)據(jù)源的顯示、數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)圖層的合并、數(shù)據(jù)圖層的投影轉(zhuǎn)換等功能。地圖的基本操作包括放大、縮小、移動、全屏顯示、自由縮放、漫游、標注、地圖刷新、圖層控制、信息查詢和背景設置等。

2.4 空間分析

將植被分布圖、動植物分布圖、土地利用圖和功能區(qū)劃圖、人類干擾圖等進行空間疊加，結(jié)合野生動植物調(diào)查數(shù)據(jù)，選擇高保護價值的地段和受人類干擾脅迫壓力較大的地段進行固定樣地選址、生態(tài)恢復工程選址，并利用多源遙感數(shù)據(jù)對該地進行詳細的監(jiān)測和評估。

2.5 輸出打印

生物多樣性數(shù)字化平臺應具備地圖的輸出功能，主要包括地圖的投影轉(zhuǎn)換、距離量算、制訂專題圖并繪制地圖、繪制圖例、比例尺、指北針、添加圖片、地圖標題和打印輸出等。

2.6 數(shù)據(jù)更新和維護

數(shù)據(jù)是GIS的靈魂，生物多樣性數(shù)字化平臺要有效運行，就需要及時地更新和維護數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)能夠反映出保護區(qū)的動態(tài)變化。這就要求系統(tǒng)可以隨時增加、刪除和修改自然保護區(qū)的數(shù)據(jù)等。

總體功能框架如圖1所示。

3 開發(fā)環(huán)境

3.1 開發(fā)技術(shù)

ArcGIS是美國ESRI公司推出的一個為不同需求層次用戶提供的全面、可伸縮的GIS平臺。該平臺全面整合了GIS 數(shù)據(jù)庫、軟件工程、人工智能、網(wǎng)絡智能和其他多方面的技術(shù)。發(fā)展至今，除了空間數(shù)據(jù)儲存和顯示等簡單的應用形式外，還包括地理服務、三維分析和空間分析等高級功能，涉及領域非常廣。

組件式GIS是面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，代表著當今GIS的發(fā)展潮流，它極大地簡化了GIS的二次開發(fā)過程，使二次開發(fā)產(chǎn)品具有更強大的生命力。因此，可以用ArcEngine來擴展ArcGIS的功能，定制開發(fā)需要的GIS軟件。

ArcEngine是一種應用廣泛的組件式GIS軟件，是一套完備的嵌入式GIS組件庫和工具庫。它提供了一系列可以在ArcGIS Desktop框架之外使用的GIS組件，使用ArcEngine軟件開發(fā)的GIS 應用程序可以脫離ArcGIS Desktop而運行。ArcEngine系列包含1個軟件開發(fā)工具包（Software Developer Kit）和1個用于所有ArcGIS程序的可分發(fā)運行時（Runtime）。ArcEngine開發(fā)包能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺部署，包括3個關(guān)鍵部分，即控件、工具條和工具、對象庫。控件是ArcGIS用戶界面的組成部分，它可以嵌入應用程序中使用。工具條是GIS工具的集合，包括比如平移、縮放、點擊查詢和與地圖交互的各種選擇工具。開發(fā)者可以很容易地將選擇的工具拖放到定制應用中或創(chuàng)建自己的定制工具來實現(xiàn)與地圖信息的交互。對象庫是可編程ArcObjects組件的集合，包括幾何、顯示、Geodatabase和三維分析等一系列庫，這樣可以讓程序員開發(fā)出從低級到高級的各種定制應用。

ArcEngine的主要功能有：基礎服務、數(shù)據(jù)訪問、地圖表現(xiàn)、開發(fā)組件和運行選項。ArcEngine開發(fā)包括開發(fā)者建立解決方案時所需的組件和工具集；ArcEngine Runtime用來運行定制的ArcEngine應用程序所需的基礎設施。系統(tǒng)開發(fā)者可以通過安裝軟件開發(fā)工具包來獲取以上功能，根據(jù)需求開發(fā)出不同功能的應用軟件。

3.2 開發(fā)平臺

根據(jù)技術(shù)要求和軟件技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，系統(tǒng)采用.NET平臺開發(fā)，開發(fā)工具選擇Microsoft Visual Studio.NET2008，選擇C#為開發(fā)語言。

3.3 數(shù)據(jù)庫平臺

采用Microsoft Office Access 2010和SQL SERVER 2010作為數(shù)據(jù)庫平臺。

3.4 系統(tǒng)運行平臺

Windows 2000/NT/XP、Window7、Window 8.

圖1 總體功能框架圖

4 數(shù)據(jù)庫建設

詳細、完備的數(shù)據(jù)庫建設是實現(xiàn)生物多樣性數(shù)字化平臺各項功能的前提和關(guān)鍵。數(shù)據(jù)庫包括空間數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫、影像數(shù)據(jù)庫和元數(shù)據(jù)庫。

4.1 空間數(shù)據(jù)庫

空間數(shù)據(jù)庫主要包括保護區(qū)邊界圖、功能區(qū)劃圖、土地利用圖、植被分類圖、動植物分布圖和各種人類干擾圖等。空間數(shù)據(jù)庫的收集主要采用掃描和數(shù)字化相結(jié)合的方法，將各類基礎地圖轉(zhuǎn)化為GIS可處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)字化過程是在ArcGIS軟件中完成的。為了便于信息的分類查詢和空間分析，建庫時，要求把數(shù)字化得到的空間數(shù)據(jù)按其特征分層存放。當建立各層數(shù)據(jù)后，統(tǒng)一將其轉(zhuǎn)化為Shp格式，并建立好拓撲關(guān)系，便于ArcGIS控件調(diào)用。

數(shù)據(jù)源主要有：由1∶10 000 地形圖數(shù)據(jù)獲取的基礎地理數(shù)據(jù)、高分辨率遙感影像解譯信息、野外工作人員調(diào)查時使用GPS記錄的位置信息數(shù)據(jù)3種。

4.2 屬性數(shù)據(jù)庫

屬性數(shù)據(jù)庫主要包括生物多樣性數(shù)據(jù)庫、自然環(huán)境數(shù)據(jù)庫和人文經(jīng)濟數(shù)據(jù)庫。生物多樣性數(shù)據(jù)庫包括植物模塊、鳥類模塊、獸類模塊、魚類模塊、昆蟲模塊、蜘蛛和蜱螨模塊等，其中還包括珍稀瀕危和保護物種；自然環(huán)境數(shù)據(jù)庫包括地質(zhì)地貌、氣象、土壤、水文等模塊；人文經(jīng)濟數(shù)據(jù)包括土地利用、社區(qū)人口、經(jīng)濟發(fā)展等模塊。

屬性特征數(shù)據(jù)用關(guān)系型數(shù)據(jù)表來存儲，數(shù)據(jù)表格為二維表格，用Excel作為輸入模板輸入初始數(shù)據(jù)，然后將其導入到SQL Server數(shù)據(jù)表中并存入數(shù)據(jù)庫。屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的標識符（ID）進行關(guān)聯(lián)。

4.3 影像數(shù)據(jù)庫

影像數(shù)據(jù)庫主要包括景觀和珍稀野生動植物圖片與視頻、新聞報道、法律法規(guī)和遙感數(shù)據(jù)等。這類數(shù)據(jù)以字段形式存放在數(shù)據(jù)庫表中，并以文件為單位進行分類，實行科學管理。

4.4 高分植被分類圖

高分植被分類圖是利用高分辨率影像數(shù)據(jù)的光譜信息和紋理信息，結(jié)合野外調(diào)查數(shù)據(jù)提取保護區(qū)各種植被的信息，為該平臺的空間分析提供數(shù)據(jù)源。一般要求其覆蓋整個保護區(qū)。解譯時，采用德國Definiens Imaging公司開發(fā)的智能化影像分析軟件eCognition8.7.該軟件突破了傳統(tǒng)商業(yè)遙感軟件單純基于光譜信息進行影像分類的局限性，提出了革命性的分類技術(shù)——面向?qū)ο蟮姆诸惙椒?，大大提高了高空間分辨率數(shù)據(jù)的自動識別精度，有效地滿足了科研和工程應用的需求。

5 選址分析的主要原則

5.1 植被固定樣地的選址

將功能分區(qū)圖、植被分區(qū)圖、植被分布圖、土地景觀分布圖等矢量圖層進行空間疊加，結(jié)合二次科學考察數(shù)據(jù)，建立植被固定樣地的選址方案。植被樣地選址分析界面如圖2所示。其主要選址原則有以下幾點。

5.1.1 保護植被類型要齊全

保護植被類型主要包括落葉灌叢、草甸、草原、草原帶沙生植被、溫帶荒漠、沼澤、水生植被和防風固沙林。

5.1.2 要具有代表性

按照5∶3∶2的比例，選擇核心區(qū)、緩沖區(qū)和實驗區(qū)的典型植被作為固定樣地。

5.1.3 要均勻分布

要保證每個功能亞區(qū)都有植被固定樣地分布。

5.1.4 要考慮干擾程度的差異性

在土地景觀分類制圖的基礎上，主要分析建設用地的干擾方式和強度，選擇干擾強度較輕、一般（中等）、較強的不同地段分別設置固定樣地。

如果建設用地與植被固定樣地的距離>500 m，則認為其干擾強度較輕；100～500 m，中等；<100 m，較強。一般認為，公共管理和公共服務用地對植被固定樣地的影響較輕；住宅用地、水利設施用地、設施農(nóng)用地對植被固定樣地的影響一般；交通運輸用地、工礦倉儲用地、商服用地、特殊用地對植被固定樣地的影響較重。

5.1.5 要具備一定的規(guī)模

植被斑塊面積一般為4 km2以上（約4 444個TM像元）。植被固定樣地包括固定樣帶法和固定樣地法。每個植被斑塊配置1～3條植被樣帶或1～3個固定樣地；每條植被樣帶選擇五六個植被樣方，每個植被樣方面積為20 m×20 m，而固定樣地的面積一般比較大，為500 m×500 m。

植被固定樣地面積的選擇是依據(jù)植被建群種的生活型決定的，且必須經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查。在通常情況下，在喬木樣方（20 m×20 m）中設置5個灌叢樣方（5 m×5 m），在每個灌叢樣方中又分別設置1～5個草本樣方（1 m×1 m）。

圖2 植被樣地選址分析的界面

5.2 生態(tài)恢復工程的選址

將植被分布圖、土地景觀分布圖和功能分區(qū)圖等矢量圖層進行空間疊加，結(jié)合二次科學考察數(shù)據(jù)，建立生態(tài)恢復工程的選址方案。生態(tài)恢復工程選址界面如圖3所示。其主要的選址原則有以下三點。

5.2.1 具有較高的保護價值

主要選擇退化的天然沙生植被、防風固沙植被、湖泊生態(tài)系統(tǒng)、珍稀物種及其關(guān)鍵棲息地作為恢復對象。

5.2.2 受自然和人類脅迫壓力或潛在壓力較大

與沙漠和建設用地的距離越近，生態(tài)恢復的必要性越強。將其必要性分為三個等級——較低、中等和較高。當與沙漠的距離<1 000 m或與建設用地的距離<100 m時，則認為其必要性較高；當與沙漠的距離為1 000～5 000 m或與建設用地的距離為100～500 m時，則認為其必要性中等；當與沙漠的距離>5 000 m或與建設用地的距離>500 m時，則認為其必要性較弱。

5.2.3 可操作性要強

與沙坡頭水利樞紐工程，特別是河渠和水利設施距離越近，其可操作性越強。與水利樞紐工程、河渠和水利設施的距離<500 m時，其可操作性較強；與水利樞紐工程、河渠和水利設施的距離為500～2 500 m時，其可操作性中等；與水利樞紐工程、河渠和水利設施的距離>2 500 m時，其可操作性較弱。

圖3 生態(tài)恢復工程選址的界面

6 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

6.1 生物多樣性數(shù)字化平臺軟件

該軟件的菜單欄主要包括文件和3種視圖工具（數(shù)據(jù)視圖工具、版式視圖工具和三維視圖）。打開“數(shù)據(jù)視圖工具”，工具欄則主要包括地圖視圖操作工具、地圖查詢工具、圖元編輯工具、基礎空間分析工具、轉(zhuǎn)換工具和自然保護區(qū)專題分析工具等。地圖視圖操作工具包括放大、縮小、移動、前進、后退等操作；地圖查詢工具包括點選、框選查詢和多邊形查詢；基礎空間分析包括反距離加權(quán)、克里金和緩沖區(qū)；轉(zhuǎn)換工具包括矢量轉(zhuǎn)柵格、柵格轉(zhuǎn)矢量；自然保護區(qū)專題分析包括植被樣地選址、生態(tài)恢復選址和景觀變化分析。該軟件的界面如圖4所示。

圖4 生物多樣性數(shù)字化平臺軟件的主界面

6.2 物種多樣性數(shù)據(jù)庫查詢網(wǎng)站子系統(tǒng)

該數(shù)據(jù)庫查詢的界面主要包括植物名錄、動物名錄、昆蟲名錄、蜘蛛和螨蟲名錄等4大部分，如圖5所示。檢索詞包括種中文名、種拉丁名、科中文名和科拉丁名。

圖5 物種查詢的界面

查詢內(nèi)容除了上述4種檢索詞外，還包括其他內(nèi)容。其中，植物名錄還包括分布范圍、照片（詳細信息）、生活型、自然屬性、保護等級和數(shù)量等；動物名錄還包括綱名（中文名和拉丁名）、目名（中文名和拉丁名）、別名、采集遇見地、分布特征和行為特征、鑒別特征、照片、區(qū)系型或分布型、保護等級和種群數(shù)量；昆蟲名錄、蜘蛛和螨蟲名錄還包括目中文名、目拉丁名、采集遇見地、采集時間、特征和照片。此外，植物名錄和動物名錄分別提供了分布范圍和采集遇見地經(jīng)緯度信息（kml文件）的下載功能，這些kml文件包括保護區(qū)的功能亞區(qū)、代碼、保護對象、分布植物、植被和動物（鳥類、獸類、魚類、兩棲類和爬行類）等，可以在數(shù)字地球軟件Google Earth中打開和顯示，如圖6、圖7所示。

在獲得了登錄權(quán)限后，管理者可以對后臺Access數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)、照片進行編輯、更新和維護，如圖8所示。

7 總結(jié)

生物多樣性數(shù)字化平臺不僅為中國履行《生物多樣性公約》的生物多樣性信息交換所機制（Cleaning House Mechanism）提供了更具體的方案，也為中國自然保護區(qū)科學建設和有效管理提供了更新的思路。

在該平臺的基礎上，通過加強對空間分析模塊的研發(fā)，利用生物多樣性的詳細監(jiān)測數(shù)據(jù)分析瀕危物種或特有物種的動態(tài)分布及其生存環(huán)境，不斷建立各種數(shù)學模型，科學預測生物多樣性、物種及其棲息地未來的變化和發(fā)展，為中國生物多樣性保護和科學管理提供參考依據(jù)。

生物多樣性數(shù)字化平臺的研建是跨學科知識的綜合集成，它涉及到多方面的知識和專業(yè)技術(shù)。隨著空間技術(shù)的不斷進步和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，建設“智慧保護區(qū)”必將成為今后保護區(qū)事業(yè)的發(fā)展方向。

圖6 Google Earth顯示植物分布范圍

圖7 Google Earth顯示動物采集遇見地

圖8 后臺的Access數(shù)據(jù)庫

參考文獻

[1]周瑩，蘆建國，王巍巍.基于ArcEngine的南京蠟梅品種數(shù)據(jù)庫的設計[J].林業(yè)科技開發(fā)，2013，27（1）：110-114.

[2]H. Guo，X.Fan，C. Wang.A Digital Earth Prototype System：DEPS/CAS[J].International Journal of Digital Earth，2009，2（1）：3-15.

[3]李德仁，龔健雅，邵振峰.從數(shù)字地球到智慧地球[J].武漢大學學報（信息科學版），2010，35（2）：127-132.

5.2.3 可操作性要強

與沙坡頭水利樞紐工程，特別是河渠和水利設施距離越近，其可操作性越強。與水利樞紐工程、河渠和水利設施的距離<500 m時，其可操作性較強；與水利樞紐工程、河渠和水利設施的距離為500～2 500 m時，其可操作性中等；與水利樞紐工程、河渠和水利設施的距離>2 500 m時，其可操作性較弱。

圖3 生態(tài)恢復工程選址的界面

6 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

6.1 生物多樣性數(shù)字化平臺軟件

該軟件的菜單欄主要包括文件和3種視圖工具（數(shù)據(jù)視圖工具、版式視圖工具和三維視圖）。打開“數(shù)據(jù)視圖工具”，工具欄則主要包括地圖視圖操作工具、地圖查詢工具、圖元編輯工具、基礎空間分析工具、轉(zhuǎn)換工具和自然保護區(qū)專題分析工具等。地圖視圖操作工具包括放大、縮小、移動、前進、后退等操作；地圖查詢工具包括點選、框選查詢和多邊形查詢；基礎空間分析包括反距離加權(quán)、克里金和緩沖區(qū)；轉(zhuǎn)換工具包括矢量轉(zhuǎn)柵格、柵格轉(zhuǎn)矢量；自然保護區(qū)專題分析包括植被樣地選址、生態(tài)恢復選址和景觀變化分析。該軟件的界面如圖4所示。

圖4 生物多樣性數(shù)字化平臺軟件的主界面

6.2 物種多樣性數(shù)據(jù)庫查詢網(wǎng)站子系統(tǒng)

該數(shù)據(jù)庫查詢的界面主要包括植物名錄、動物名錄、昆蟲名錄、蜘蛛和螨蟲名錄等4大部分，如圖5所示。檢索詞包括種中文名、種拉丁名、科中文名和科拉丁名。

圖5 物種查詢的界面

查詢內(nèi)容除了上述4種檢索詞外，還包括其他內(nèi)容。其中，植物名錄還包括分布范圍、照片（詳細信息）、生活型、自然屬性、保護等級和數(shù)量等；動物名錄還包括綱名（中文名和拉丁名）、目名（中文名和拉丁名）、別名、采集遇見地、分布特征和行為特征、鑒別特征、照片、區(qū)系型或分布型、保護等級和種群數(shù)量；昆蟲名錄、蜘蛛和螨蟲名錄還包括目中文名、目拉丁名、采集遇見地、采集時間、特征和照片。此外，植物名錄和動物名錄分別提供了分布范圍和采集遇見地經(jīng)緯度信息（kml文件）的下載功能，這些kml文件包括保護區(qū)的功能亞區(qū)、代碼、保護對象、分布植物、植被和動物（鳥類、獸類、魚類、兩棲類和爬行類）等，可以在數(shù)字地球軟件Google Earth中打開和顯示，如圖6、圖7所示。

在獲得了登錄權(quán)限后，管理者可以對后臺Access數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)、照片進行編輯、更新和維護，如圖8所示。

7 總結(jié)

生物多樣性數(shù)字化平臺不僅為中國履行《生物多樣性公約》的生物多樣性信息交換所機制（Cleaning House Mechanism）提供了更具體的方案，也為中國自然保護區(qū)科學建設和有效管理提供了更新的思路。

在該平臺的基礎上，通過加強對空間分析模塊的研發(fā)，利用生物多樣性的詳細監(jiān)測數(shù)據(jù)分析瀕危物種或特有物種的動態(tài)分布及其生存環(huán)境，不斷建立各種數(shù)學模型，科學預測生物多樣性、物種及其棲息地未來的變化和發(fā)展，為中國生物多樣性保護和科學管理提供參考依據(jù)。

生物多樣性數(shù)字化平臺的研建是跨學科知識的綜合集成，它涉及到多方面的知識和專業(yè)技術(shù)。隨著空間技術(shù)的不斷進步和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，建設“智慧保護區(qū)”必將成為今后保護區(qū)事業(yè)的發(fā)展方向。

圖6 Google Earth顯示植物分布范圍

圖7 Google Earth顯示動物采集遇見地

圖8 后臺的Access數(shù)據(jù)庫

參考文獻

[1]周瑩，蘆建國，王巍巍.基于ArcEngine的南京蠟梅品種數(shù)據(jù)庫的設計[J].林業(yè)科技開發(fā)，2013，27（1）：110-114.

[2]H. Guo，X.Fan，C. Wang.A Digital Earth Prototype System：DEPS/CAS[J].International Journal of Digital Earth，2009，2（1）：3-15.

[3]李德仁，龔健雅，邵振峰.從數(shù)字地球到智慧地球[J].武漢大學學報（信息科學版），2010，35（2）：127-132.

5.2.3 可操作性要強

與沙坡頭水利樞紐工程，特別是河渠和水利設施距離越近，其可操作性越強。與水利樞紐工程、河渠和水利設施的距離<500 m時，其可操作性較強；與水利樞紐工程、河渠和水利設施的距離為500～2 500 m時，其可操作性中等；與水利樞紐工程、河渠和水利設施的距離>2 500 m時，其可操作性較弱。

圖3 生態(tài)恢復工程選址的界面

6 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

6.1 生物多樣性數(shù)字化平臺軟件

該軟件的菜單欄主要包括文件和3種視圖工具（數(shù)據(jù)視圖工具、版式視圖工具和三維視圖）。打開“數(shù)據(jù)視圖工具”，工具欄則主要包括地圖視圖操作工具、地圖查詢工具、圖元編輯工具、基礎空間分析工具、轉(zhuǎn)換工具和自然保護區(qū)專題分析工具等。地圖視圖操作工具包括放大、縮小、移動、前進、后退等操作；地圖查詢工具包括點選、框選查詢和多邊形查詢；基礎空間分析包括反距離加權(quán)、克里金和緩沖區(qū)；轉(zhuǎn)換工具包括矢量轉(zhuǎn)柵格、柵格轉(zhuǎn)矢量；自然保護區(qū)專題分析包括植被樣地選址、生態(tài)恢復選址和景觀變化分析。該軟件的界面如圖4所示。

圖4 生物多樣性數(shù)字化平臺軟件的主界面

6.2 物種多樣性數(shù)據(jù)庫查詢網(wǎng)站子系統(tǒng)

該數(shù)據(jù)庫查詢的界面主要包括植物名錄、動物名錄、昆蟲名錄、蜘蛛和螨蟲名錄等4大部分，如圖5所示。檢索詞包括種中文名、種拉丁名、科中文名和科拉丁名。

圖5 物種查詢的界面

查詢內(nèi)容除了上述4種檢索詞外，還包括其他內(nèi)容。其中，植物名錄還包括分布范圍、照片（詳細信息）、生活型、自然屬性、保護等級和數(shù)量等；動物名錄還包括綱名（中文名和拉丁名）、目名（中文名和拉丁名）、別名、采集遇見地、分布特征和行為特征、鑒別特征、照片、區(qū)系型或分布型、保護等級和種群數(shù)量；昆蟲名錄、蜘蛛和螨蟲名錄還包括目中文名、目拉丁名、采集遇見地、采集時間、特征和照片。此外，植物名錄和動物名錄分別提供了分布范圍和采集遇見地經(jīng)緯度信息（kml文件）的下載功能，這些kml文件包括保護區(qū)的功能亞區(qū)、代碼、保護對象、分布植物、植被和動物（鳥類、獸類、魚類、兩棲類和爬行類）等，可以在數(shù)字地球軟件Google Earth中打開和顯示，如圖6、圖7所示。

在獲得了登錄權(quán)限后，管理者可以對后臺Access數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)、照片進行編輯、更新和維護，如圖8所示。

7 總結(jié)

生物多樣性數(shù)字化平臺不僅為中國履行《生物多樣性公約》的生物多樣性信息交換所機制（Cleaning House Mechanism）提供了更具體的方案，也為中國自然保護區(qū)科學建設和有效管理提供了更新的思路。

在該平臺的基礎上，通過加強對空間分析模塊的研發(fā)，利用生物多樣性的詳細監(jiān)測數(shù)據(jù)分析瀕危物種或特有物種的動態(tài)分布及其生存環(huán)境，不斷建立各種數(shù)學模型，科學預測生物多樣性、物種及其棲息地未來的變化和發(fā)展，為中國生物多樣性保護和科學管理提供參考依據(jù)。

生物多樣性數(shù)字化平臺的研建是跨學科知識的綜合集成，它涉及到多方面的知識和專業(yè)技術(shù)。隨著空間技術(shù)的不斷進步和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，建設“智慧保護區(qū)”必將成為今后保護區(qū)事業(yè)的發(fā)展方向。

圖6 Google Earth顯示植物分布范圍

圖7 Google Earth顯示動物采集遇見地

圖8 后臺的Access數(shù)據(jù)庫

參考文獻

[1]周瑩，蘆建國，王巍巍.基于ArcEngine的南京蠟梅品種數(shù)據(jù)庫的設計[J].林業(yè)科技開發(fā)，2013，27（1）：110-114.

[2]H. Guo，X.Fan，C. Wang.A Digital Earth Prototype System：DEPS/CAS[J].International Journal of Digital Earth，2009，2（1）：3-15.

[3]李德仁，龔健雅，邵振峰.從數(shù)字地球到智慧地球[J].武漢大學學報（信息科學版），2010，35（2）：127-132.