基于ArcGIS Engine二次開發(fā)的單體自然保護(hù)區(qū)生物多樣性數(shù)字化平臺設(shè)計與實現(xiàn)

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(hù)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(hù)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(xiàn)標(biāo)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(hù)區(qū)是生物多樣性保護(hù)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(hù)區(qū)，其中，407個為國家級保護(hù)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(hù)區(qū)信息化和生物多樣性數(shù)字化平臺應(yīng)運(yùn)而生。

生物多樣性數(shù)字化平臺是一款以單體自然保護(hù)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(lǐng)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(xì)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(hù)區(qū)簡介

寧夏沙坡頭國家級自然保護(hù)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(hù)區(qū)之一。保護(hù)區(qū)始建于1984年，1994年晉升為國家級自然保護(hù)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(hù)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(zhǔn)為5A級旅游景區(qū)；2010年被環(huán)保部、科技部評為“全國環(huán)保科普基地”。保護(hù)區(qū)現(xiàn)已成為科研、教學(xué)、科普示范和生態(tài)旅游的基地。

該區(qū)東起二道沙溝南護(hù)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(hù)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(biāo)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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)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(jì)或第三紀(jì)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(fēng)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(qiáng)烈、冷熱溫差大、光照充足、風(fēng)大沙多、冬寒長、夏熱短、春暖遲、秋涼早和氣象災(zāi)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(fēng)沙時數(shù)達(dá)900 h以上。中國第二大河——黃河流經(jīng)保護(hù)區(qū)南緣，成為了保護(hù)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(hù)區(qū)內(nèi)主要土壤有風(fēng)沙土、灰鈣土、潮土、新積土、灌淤土和鹽土等。

鐵路固沙防護(hù)林體系、北部防風(fēng)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(hù)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(hù)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(hù)區(qū)的珍稀植物有沙鞭（Psammochloa villosa（Trin.）Ber.）和斑子麻黃（Ephedra rhytidosperma Pachom）。

保護(hù)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(hù)部生物多樣性專項的資助、國家自然科學(xué)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(hù)野生動物26種，其中，Ⅰ級保護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)物種有22種，屬于中日保護(hù)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(hù)候鳥及其棲息環(huán)境協(xié)定》名錄的鳥類有24種。

保護(hù)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(hù)林工程的治沙成果享譽(yù)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(lǐng)域的特點，區(qū)域之間的變化表達(dá)要符合具體情況，除了要符合生物多樣性領(lǐng)域的專業(yè)要求外，地圖的表達(dá)還需符合地理信息行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

2.2 權(quán)限管理

系統(tǒng)設(shè)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(shè)置、用戶權(quán)限設(shè)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(dǎo)入導(dǎo)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(biāo)注、地圖刷新、圖層控制、信息查詢和背景設(shè)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(jìn)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(hù)價值的地段和受人類干擾脅迫壓力較大的地段進(jìn)行固定樣地選址、生態(tài)恢復(fù)工程選址，并利用多源遙感數(shù)據(jù)對該地進(jìn)行詳細(xì)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(yīng)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(biāo)題和打印輸出等。

2.6 數(shù)據(jù)更新和維護(hù)

數(shù)據(jù)是GIS的靈魂，生物多樣性數(shù)字化平臺要有效運(yùn)行，就需要及時地更新和維護(hù)數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)能夠反映出保護(hù)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(hù)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(luò)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(yīng)用形式外，還包括地理服務(wù)、三維分析和空間分析等高級功能，涉及領(lǐng)域非常廣。

組件式GIS是面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，代表著當(dāng)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(qiáng)大的生命力。因此，可以用ArcEngine來擴(kuò)展ArcGIS的功能，定制開發(fā)需要的GIS軟件。

ArcEngine是一種應(yīng)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(yīng)用程序可以脫離ArcGIS Desktop而運(yùn)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(yùn)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?？丶茿rcGIS用戶界面的組成部分，它可以嵌入應(yīng)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(yīng)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(yīng)用。

ArcEngine的主要功能有：基礎(chǔ)服務(wù)、數(shù)據(jù)訪問、地圖表現(xiàn)、開發(fā)組件和運(yùn)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(yùn)行定制的ArcEngine應(yīng)用程序所需的基礎(chǔ)設(shè)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(yīng)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(yùn)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(shè)

詳細(xì)、完備的數(shù)據(jù)庫建設(shè)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(hù)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?？臻g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(chǔ)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(dāng)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?fù)潢P(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(chǔ)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(jì)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(hù)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(jì)數(shù)據(jù)包括土地利用、社區(qū)人口、經(jīng)濟(jì)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(dǎo)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(biāo)識符（ID）進(jìn)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(jìn)行分類，實行科學(xué)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(hù)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(hù)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(jìn)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(yīng)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(jìn)行空間疊加，結(jié)合二次科學(xué)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(hù)植被類型要齊全

保護(hù)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(fēng)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(chǔ)上，主要分析建設(shè)用地的干擾方式和強(qiáng)度，選擇干擾強(qiáng)度較輕、一般（中等）、較強(qiáng)的不同地段分別設(shè)置固定樣地。

如果建設(shè)用地與植被固定樣地的距離>500 m，則認(rèn)為其干擾強(qiáng)度較輕；100～500 m，中等；<100 m，較強(qiáng)。一般認(rèn)為，公共管理和公共服務(wù)用地對植被固定樣地的影響較輕；住宅用地、水利設(shè)施用地、設(shè)施農(nóng)用地對植被固定樣地的影響一般；交通運(yùn)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(shè)置5個灌叢樣方（5 m×5 m），在每個灌叢樣方中又分別設(shè)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(fù)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(jìn)行空間疊加，結(jié)合二次科學(xué)考察數(shù)據(jù)，建立生態(tài)恢復(fù)工程的選址方案。生態(tài)恢復(fù)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(hù)價值

主要選擇退化的天然沙生植被、防風(fēng)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(fù)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(shè)用地的距離越近，生態(tài)恢復(fù)的必要性越強(qiáng)。將其必要性分為三個等級——較低、中等和較高。當(dāng)與沙漠的距離<1 000 m或與建設(shè)用地的距離<100 m時，則認(rèn)為其必要性較高；當(dāng)與沙漠的距離為1 000～5 000 m或與建設(shè)用地的距離為100～500 m時，則認(rèn)為其必要性中等；當(dāng)與沙漠的距離>5 000 m或與建設(shè)用地的距離>500 m時，則認(rèn)為其必要性較弱。

5.2.3 可操作性要強(qiáng)

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

圖3 生態(tài)恢復(fù)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(chǔ)空間分析工具、轉(zhuǎn)換工具和自然保護(hù)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(jìn)、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(chǔ)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(hù)區(qū)專題分析包括植被樣地選址、生態(tài)恢復(fù)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(xì)信息）、生活型、自然屬性、保護(hù)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(hù)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(hù)區(qū)的功能亞區(qū)、代碼、保護(hù)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(jìn)行編輯、更新和維護(hù)，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(jī)制（Cleaning House Mechanism）提供了更具體的方案，也為中國自然保護(hù)區(qū)科學(xué)建設(shè)和有效管理提供了更新的思路。

在該平臺的基礎(chǔ)上，通過加強(qiáng)對空間分析模塊的研發(fā)，利用生物多樣性的詳細(xì)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(xué)模型，科學(xué)預(yù)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(hù)和科學(xué)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(xué)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(jìn)步和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，建設(shè)“智慧保護(hù)區(qū)”必將成為今后保護(hù)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(xiàn)

[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(shè)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(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），2010，35（2）：127-132.

5.2.3 可操作性要強(qiáng)

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

圖3 生態(tài)恢復(fù)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(chǔ)空間分析工具、轉(zhuǎn)換工具和自然保護(hù)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(jìn)、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(chǔ)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(hù)區(qū)專題分析包括植被樣地選址、生態(tài)恢復(fù)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(xì)信息）、生活型、自然屬性、保護(hù)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(hù)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(hù)區(qū)的功能亞區(qū)、代碼、保護(hù)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(jìn)行編輯、更新和維護(hù)，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(jī)制（Cleaning House Mechanism）提供了更具體的方案，也為中國自然保護(hù)區(qū)科學(xué)建設(shè)和有效管理提供了更新的思路。

在該平臺的基礎(chǔ)上，通過加強(qiáng)對空間分析模塊的研發(fā)，利用生物多樣性的詳細(xì)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(xué)模型，科學(xué)預(yù)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(hù)和科學(xué)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(xué)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(jìn)步和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，建設(shè)“智慧保護(hù)區(qū)”必將成為今后保護(hù)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(xiàn)

[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(shè)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(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），2010，35（2）：127-132.

5.2.3 可操作性要強(qiáng)

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

圖3 生態(tài)恢復(fù)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(chǔ)空間分析工具、轉(zhuǎn)換工具和自然保護(hù)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(jìn)、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(chǔ)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(hù)區(qū)專題分析包括植被樣地選址、生態(tài)恢復(fù)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(xì)信息）、生活型、自然屬性、保護(hù)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(hù)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(hù)區(qū)的功能亞區(qū)、代碼、保護(hù)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(jìn)行編輯、更新和維護(hù)，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(jī)制（Cleaning House Mechanism）提供了更具體的方案，也為中國自然保護(hù)區(qū)科學(xué)建設(shè)和有效管理提供了更新的思路。

在該平臺的基礎(chǔ)上，通過加強(qiáng)對空間分析模塊的研發(fā)，利用生物多樣性的詳細(xì)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(xué)模型，科學(xué)預(yù)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(hù)和科學(xué)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(xué)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(jìn)步和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，建設(shè)“智慧保護(hù)區(qū)”必將成為今后保護(hù)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(xiàn)

[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(shè)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(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），2010，35（2）：127-132.