淺談植物標(biāo)本數(shù)字化技術(shù)及其應(yīng)用

肖灑

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，植物標(biāo)本館也隨之進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。植物標(biāo)本數(shù)字化工作及數(shù)字植物標(biāo)本館建設(shè)已成為大多數(shù)標(biāo)本館日常工作不可或缺的部分。植物標(biāo)本數(shù)字化主要包括標(biāo)本信息標(biāo)簽（采集信息、鑒定信息）的數(shù)字化和標(biāo)本拍照2方面內(nèi)容。標(biāo)本數(shù)字化打破了實(shí)體標(biāo)本的諸多不便，使植物標(biāo)本更好的服務(wù)科研。

關(guān)鍵詞：植物標(biāo)本；數(shù)字化；技術(shù)

中圖分類號(hào)：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190430012

引言

植物標(biāo)本是植物學(xué)家長(zhǎng)期從事科研活動(dòng)的積累和人類自然遺產(chǎn)的永久記錄之一，是研究物種的分布及其歷史、現(xiàn)狀、系統(tǒng)演化的證據(jù)[1]。植物標(biāo)本館是收集和保存植物標(biāo)本的場(chǎng)所[2]。在過去，科研工作者需要根據(jù)不同目的親自到各個(gè)標(biāo)本館查閱相關(guān)標(biāo)本。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，使標(biāo)本館標(biāo)本的信息化及共享化成為可能。由科技部“國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)”項(xiàng)目資助的“中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館（CVH）”網(wǎng)站的上線，為不同需求的用戶提供標(biāo)本數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)共享服務(wù)，其參與建設(shè)單位包括中國(guó)科學(xué)院和地方科學(xué)院及一些大學(xué)的標(biāo)本館，基本上包含了我國(guó)主要和重要的標(biāo)本館，共享了超過1/3的全國(guó)植物標(biāo)本量[3]。如今，數(shù)字植物標(biāo)本館建設(shè)已經(jīng)成為大多數(shù)標(biāo)本館日常工作不可或缺的部分[4]。

2 植物標(biāo)本數(shù)字化技術(shù)流程

2.1 標(biāo)本的準(zhǔn)備

進(jìn)入數(shù)字化環(huán)節(jié)的標(biāo)本應(yīng)為植物臘葉標(biāo)本，它是將帶有花、果的植物壓平、干燥、定型，固定在臺(tái)紙上的一類兼具科研和科普展示用途的植物標(biāo)本。標(biāo)本需符合“三有標(biāo)本”原則，即需是有花果、有采集信息和有學(xué)名的標(biāo)本。

有花果：種子植物標(biāo)本要帶有花或果（種子），蕨類植物要有孢子囊群，苔蘚植物要有孢蒴，以及其它有重要形態(tài)鑒別特征的部分。

有采集信息：臺(tái)紙上貼有采集記錄簽、標(biāo)本上掛有號(hào)牌。標(biāo)本自身信息完整，采集記錄簽上要至少寫有采集人、采集號(hào)、采集日期（年月日）、采集地（國(guó)家、省份、區(qū)縣、小地點(diǎn)）、生境、海拔、經(jīng)緯度和植物性狀描述（花、果、植物高度、顏色等），號(hào)牌上的采集人、采集號(hào)、采集日期要與采集記錄簽記錄一致。

有學(xué)名：所有數(shù)字化標(biāo)本需由植物學(xué)工作者進(jìn)行分類鑒定，并保證絕大多數(shù)標(biāo)本鑒定到種的水平，鑒定簽上寫有植物拉丁學(xué)名、鑒定人和鑒定時(shí)間。

2.2 拍攝的準(zhǔn)備

在標(biāo)本臺(tái)紙適當(dāng)位置粘貼條形碼。條形碼由標(biāo)本館館代碼和一長(zhǎng)串?dāng)?shù)字組成，是每份植物標(biāo)本的身份證，也是數(shù)字化平臺(tái)用于標(biāo)本管理、查找的有效編碼。條形碼要求打印清晰、粘貼牢固不脫落。

基礎(chǔ)拍攝設(shè)備包括翻拍架，攝影燈、單反數(shù)碼相機(jī)和與相機(jī)連接的電腦。拍攝標(biāo)本必須使用2000萬像素及以上的數(shù)碼相機(jī)，以保證標(biāo)本照片尺寸在5184×3456=1800萬像素或以上。需在標(biāo)本臺(tái)紙上放置用于白平衡調(diào)試及后期色彩比對(duì)調(diào)節(jié)的色卡和用于標(biāo)定影像內(nèi)植物形態(tài)性狀尺寸的標(biāo)尺，兩者的擺放位置以不遮擋標(biāo)本為宜，且位置相對(duì)固定。

2.3 標(biāo)本拍攝

標(biāo)本圖像的獲取是標(biāo)本數(shù)字化中的關(guān)鍵步驟，方便不同人在不同地點(diǎn)遠(yuǎn)距離查閱標(biāo)本，其影像信息在數(shù)字化平臺(tái)的構(gòu)建中具有重要價(jià)值。標(biāo)本拍攝工作主要包括翻拍架、燈光、相機(jī)的布設(shè)、相機(jī)與電腦的連接、相機(jī)調(diào)試、批量翻拍及照片后期處理等一系列步驟。

翻拍架能夠保證相機(jī)的承重和穩(wěn)定性，并且具有足夠的懸臂高度和穩(wěn)定的相機(jī)高度調(diào)節(jié)搖臂，使相機(jī)每次固定后不會(huì)輕易位移，降低震動(dòng)帶來的拍攝影響。燈光的布設(shè)以標(biāo)本能接受四周均勻并且足夠的光照為原則，翻拍臺(tái)周圍盡可能避免多余反光物和外來光源，以避免標(biāo)本的受光不均勻。為了增加標(biāo)本的拍攝效率，通常需要將相機(jī)與電腦連接，使拍攝數(shù)據(jù)即時(shí)傳至電腦，也使得電腦能夠控制相機(jī)的工作。

每份數(shù)字化標(biāo)本至少拍攝一張照片，需覆蓋標(biāo)本本身和各類標(biāo)簽。實(shí)施者應(yīng)珍惜每一份標(biāo)本，不能使標(biāo)本受到任何不必要的損壞。所攝照片要求成像清晰、白平衡準(zhǔn)確、色彩自然，亮度、景深和對(duì)比度適合。

標(biāo)本畫面的清晰度指在百分之百畫面放大的情況下對(duì)標(biāo)本實(shí)物的解析度，在拍攝植物標(biāo)本時(shí)，正確對(duì)焦對(duì)展示植物標(biāo)本的各部分細(xì)節(jié)及層次、拍攝主體的清晰度至關(guān)重要。白平衡參數(shù)設(shè)置是對(duì)拍攝畫面顏色色彩的一種控制模式，在標(biāo)本翻拍中，通過正確的白平衡模式能夠使拍攝出來的對(duì)象本色在最大程度上獲得還原。色彩是照片畫面所呈現(xiàn)的整體顏色，所拍攝的標(biāo)本色彩應(yīng)盡可能忠實(shí)于標(biāo)本實(shí)物自身的顏色。亮度是畫面的曝光程度，畫面過暗或者過亮都會(huì)影響標(biāo)本細(xì)節(jié)在照片上的展現(xiàn)。對(duì)比度指所拍攝對(duì)象的明暗對(duì)比關(guān)系，過低或者過高都會(huì)導(dǎo)致標(biāo)本細(xì)節(jié)不清、畫面整體不協(xié)調(diào)，合適的對(duì)比度對(duì)一些顏色過淺或者過深的高反差標(biāo)本極為重要。景深指的是所拍攝圖像清晰的前后距離，在拍攝具有凹凸高低特點(diǎn)的標(biāo)本時(shí)，應(yīng)利用景深控制盡可能將標(biāo)本前后上下的細(xì)節(jié)清晰展現(xiàn)。

后期處理的內(nèi)容為照片的裁剪和命名。裁剪是將照片里多出臺(tái)紙的部分進(jìn)行的裁剪，要求每一張照片只留下覆蓋整份標(biāo)本的圖像。每一份標(biāo)本照片的命名要求格式統(tǒng)一，格式均為館代碼+條形碼號(hào)。

2.4 標(biāo)本信息錄入

使用由“中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館”（http：//www.cvh.ac.cn/）開發(fā)的Ginkgo-s軟件進(jìn)行錄入，可在官方網(wǎng)站免費(fèi)下載使用。Ginkgo-s 是小型標(biāo)本數(shù)據(jù)管理軟件，主要用于個(gè)人和小型標(biāo)本館的標(biāo)本數(shù)據(jù)管理工作，包括數(shù)據(jù)錄入、修改、統(tǒng)計(jì)等功能，能夠適應(yīng)一般性標(biāo)本數(shù)據(jù)采集工作，錄入的數(shù)據(jù)導(dǎo)出后可直接導(dǎo)入到主數(shù)據(jù)庫中。

標(biāo)本信息錄入是數(shù)字化工作的最后一步，應(yīng)由專門的錄入人員完成。輸錄要完全忠實(shí)于原來標(biāo)本上的信息資料，按照每張照片采集簽及鑒定簽上的內(nèi)容逐一錄入，輸錄所得數(shù)據(jù)要與標(biāo)本照片中的標(biāo)簽信息相符，盡量避免輸錄中的錯(cuò)誤和遺漏，其準(zhǔn)確率應(yīng)在95%以上。

錄入字段主要包括：標(biāo)本館代碼、臺(tái)紙?zhí)?、條形碼、標(biāo)本狀態(tài)（有花有果、有花無果、無花有果、有孢子囊等）、采集人、采集號(hào)、采集日期、采集地（國(guó)家、省、市縣、地名）、生境、海拔、經(jīng)緯度（度分秒）、標(biāo)本性狀（習(xí)性、體高、直徑、莖、葉、花、果、寄主）、鑒定人、鑒定日期、拉丁學(xué)名（科名、屬名、種加詞種下等級(jí)、命名人）及中文名等。

3 數(shù)字化植物標(biāo)本的應(yīng)用

標(biāo)本是某個(gè)物種在某個(gè)時(shí)間和地點(diǎn)存在的第一手證據(jù)，是分類學(xué)家進(jìn)行傳統(tǒng)分類學(xué)修訂、物種志書及名錄編纂、物種地理分布圖繪制等工作的憑據(jù)。物種的研究決定著從宏觀的全球生態(tài)系統(tǒng)至微觀的生命DNA分子構(gòu)造等全部?jī)?nèi)容，更與國(guó)家目標(biāo)中的農(nóng)業(yè)、能源、信息、環(huán)境、人口與健康以及可持續(xù)發(fā)展等問題的研究和解決直接相關(guān)[5]。

隨著植物標(biāo)本數(shù)字化工作的積累和中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館建設(shè)的推進(jìn)，使大量標(biāo)本信息和專業(yè)數(shù)據(jù)可以被訪問。這些資源信息有效支撐了三峽水淹區(qū)多樣性調(diào)查、瀕危物種評(píng)估、保護(hù)區(qū)的有效性、環(huán)境評(píng)估、入侵種預(yù)測(cè)、氣候變化、國(guó)家重點(diǎn)野生植物分布、中醫(yī)藥植物分析等多領(lǐng)域相關(guān)科研項(xiàng)目[3]。

標(biāo)本館中保存的每一份標(biāo)本都凝聚了科學(xué)家的大量心血，標(biāo)本數(shù)字化就是在喚醒沉睡在標(biāo)本館里的“科學(xué)睡美人”，讓其活起來，并借助于數(shù)字化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使其得到更加廣泛的應(yīng)用，為科學(xué)研究以及全民科學(xué)素養(yǎng)提升做出更大的貢獻(xiàn)[6]。

參考文獻(xiàn)

[1] 林春蕊， 劉演， 何成新，等. 廣西植物標(biāo)本館標(biāo)本數(shù)字化信息統(tǒng)計(jì)與分析[J]. 廣西植物， 2008（02）：278-284.

[2] 覃海寧， 楊志榮. 標(biāo)本館的前世今生與未來[J]. 生命世界， 2011（9）：4-11.

[3] 劉慧圓， 覃海寧， 李敏. 植物標(biāo)本資源共享平臺(tái)與標(biāo)本數(shù)字化能力建設(shè)[J]. 科研信息化技術(shù)與應(yīng)用， 2017， 8（04）：13-23.

[4] 林祁， 楊志榮， 包伯堅(jiān)，等. 植物模式標(biāo)本的考證與數(shù)字化：以中國(guó)國(guó)家植物標(biāo)本館為例[J]. 科研信息化技術(shù)與應(yīng)用， 2017， 8（04）：63-76.

[5] 王利松， 陳彬， 紀(jì)力強(qiáng)， 等. 生物多樣性信息學(xué)研究進(jìn)展[J]. 生物多樣性， 2010， 18（5）：429-443.

[6] 崔金中. 數(shù)字化技術(shù)讓沉睡在標(biāo)本館里的睡美人活起來——“國(guó)家標(biāo)本資源共享平臺(tái)及其應(yīng)用”專刊序言[J]. 科研信息化技術(shù)與應(yīng)用， 2017， 8（4）：3-5.