衡水湖野生植物资源数据库检索系统的构建

2012-04-29孙素华郑博颖许昭霞

湖北农业科学 2012年15期

孙素华郑博颖许昭霞

摘要：在对衡水湖５８科１８２属３０２种野生植物进行调查与收集资料的基础上，采用ＡＳＰ．ＮＥＴ程序设计与ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２００５数据库技术，基于Ｂ／Ｓ模式的三层架构体系结构，构建了衡水湖野生植物资源数据库检索系统，其中主要包括用户登录、植物检索、数据维护、信息交流４个模块。为用户检索衡水湖野生植物资源提供服务，为相关决策提供了数字化、信息化的支持。

关键词：野生植物资源；数据库；检索系统；衡水湖

中图分类号：ＴＰ３９２；Ｓ５８文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）15－3330-04

ＤａｔａｂａｓｅＲｅｔｒｉｅｖａｌＳｙｓｔｅｍＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＷｉｌｄＰｌａｎｔＲｅｓｏｕｒｃｅｉｎＨｅｎｇｓｈｕｉＬａｋｅ

ＳＵＮＳｕ－ｈｕａ１a，ＺＨＥＮＧＢｏ－ｙｉｎｇ1b，ＸＵＺｈａｏ－ｘｉａ2

（1.ＨｅｎｇｓｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，a．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ；b．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｎｇｓｈｕｉ０５３０００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；

2．ＳｈｉjｉａｚｈｕａｎｇＮｏ．２ＶｏｃａｔｉｏｎａｌＳｃｈｏｏｌ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｄａｔａｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｏｆ５８ｓｅｃｔｉｏｎｓ，１８２ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓ，３０2 ｋｉｎｄｓｗｉｌｄｐｌａｎｔｓｉｎｗｉｌｄｏｆ Hｅｎｇｓｈｕｉｌａｋｅ，Ｈｅｎｇｓｈｕｉ lａｋｅｗｉｌｄｐｌａｎｔｒｅｓｏｕｒｃｅｓｄａｔａｂａｓｅｒｅｔｒｉｅｖａｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙＡＳＰ．ＮＥＴ，ＳＱＬＳＥＲＶＥＲ２００５ｂａｓｅｄｏｎＢ／Ｓｍｏｄｅｏｆｔｈｒｅｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ．Ｉｔｃｏｍｐｒｉｓｅｓｆｏｕｒｍｏｄｕｌｅｓ：ｕｓｅｒｌｏｇｇｉｎｇ，ｐｌａｎｔｒｅｔｒｉｅｖａｌ，ｄａｔａｍａｉｎｔａｉｎａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｍｍｕｎｉｏｎ．ＩｔｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅｓｅｒｖｉｃｅｓｆｏｒｔｈｅｕｓｅｒｔｏｒｅｔｒｉｅｖｅＨｅｎｇｓｈｕｉｗｉｌｄｐｌａｎｔｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄａｄｉｇｉｔａｌａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｌｄｐｌａｎｔｒｅｓｏｕｒｃｅ；ｄａｔａｂａｓｅ；ｒｅｔｒｉｅｖａｌｓｙｓｔｅｍ；Ｈｅｎｇｓｈｕｉｌａｋｅ

河北省衡水湖国家级湿地自然保护区位于华北平原中南部的衡水市境内，是华北平原上第一个内陆淡水湖国家级自然保护区，也是华北平原惟一保持沼泽、水域、滩涂、草甸和林地等完整湿地生态系统的自然保护区，地理位置和生态环境的优越性为生长在衡水湖的植物提供了适宜的生长环境。通过多年的野外调查及植物标本的整理，统计出衡水湖自然保护区共有野生高等植物５８科１８２属３０2种，同时开展了部分野生植物资源的价值评估。在已收集数据的基础上，运用信息技术手段对植物资源进行管理，从而提高了工作效率、丰富了数据信息，可为用户有效管理、利用衡水湖野生植物资源提供更好的服务。

１衡水湖植物资源概况

衡水湖湿地自然保护区共有植物５８科１８２属３０2种。其中种子植物有５３科１７６属２９３种［１］，另外还有苔藓植物３科，蕨类植物１科，裸子植物１科［２］。由以上数据可知，种子植物占绝大部分，在５３科中，以禾本科（Ｇｒａｍｉｎｅａｅ）、菊科（Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ）、豆科（Ｌｅｇｕｍｉｎｏｓａｅ）、十字花科（Ｃｒｕｃｉｆｅｒａｅ）、藜科（Ｃｈｅｎｏｐｏｄｉａｃｅａｅ）为主；单属科有马齿苋科（Ｐｏｒｔｕｌａｃａｃｅａｅ）、金鱼藻科（Ｃｅｒａｔｏｐｈｙｌｌａｃｅａｅ）、蓝雪科（Ｐｌｕｍｂａｇｉｎａｃｅａｅ）、蒺藜科（Ｚｙｇｏｐｈｙｌｌａｃｅａｅ）等１９科［3-5］。由此可见，大科及较大的科构成了该区系种的组成主体，较小科、小型科及单种科构成了科的主体，一定程度上反映了保护区植物区系的复杂性。

《中国植被》［６］一书把保护区的野生种子植物划分为灌木、藤本、多年生草本、一年生草本和水生草本。由统计可知，该区内以草本植物占绝对优势，占总种数的９４．５％，其中一年生草本最多，占总种数的４５．５６％；其次是多年生草本，占总种数的３１．８５％；水生草本植物也占到了１７．１２％。这在某种程度上也反映了衡水湖湿地保护区的植被特点。

该保护区有丰富的野生植物资源，按其用途可分为野生药用植物、野生蔬菜植物、野生饲料植物、野生油脂植物、野生纤维植物、野生蜜源植物、野生花卉观赏植物七大类，其中野生药用植物７６种［７］，野生蔬菜植物２９种，野生花卉观赏植物３８种，野生饲料植物１０８种，野生油脂植物２４种，野生纤维植物１０种，野生蜜源植物４８种，这些植物除具有生态价值之外，还具有广泛的使用价值。

２００３年发现黄顶菊（Ｆｌａｖｅｒｉａｂｉｄｅｎｔｉｓ）入侵衡水湖。后经调查发现外来入侵植物有１９种，隶属于１０个科，如节节麦、刺苋、皱果苋等［８］，其中以黄顶菊造成的生态危害最为严重。

根据衡水湖野生植物的植物区系的复杂性、草本植物较多、植物具有较高的生态价值、外来物种入侵等几个特点，以实地调查数据为基础，运用数据库管理技术，构建较完善、较科学的数据库很有必要。

２数据库的构建及安全管理

２．１数据库的构建

衡水湖植物资源信息系统的数据库主要由多年实地调查收集的数据组成，其中主要分为植物基本特征、应用价值、植物群落三个部分［９］。

植物特征数据主要由植物名称和植物形态组成，其中植物名称包括植物编号、中文名、中文属名、中文科名、属拉丁名、科拉丁名、物种学名等，植物形态包括植物类型、树冠形态、树皮特征、叶片形状、叶片色彩、枝条特征、花序、果实形状、果实类型、种子等。生态价值的数据主要有生态数据（固碳释氧、降温除湿、除菌、滞尘、吸收有害气体、净化水体、固化土壤等），应用价值（药用、观赏、用材、纤维、饲料、食用、野菜、香料、油料、绿肥、工业、草坪、粮用）等。植物群落数据主要由群落名称、类型、生态特征构成。根据所整理资料建立的植物名称数据字段属性见表１。

２．２数据库的安全管理

对于该系统的数据库，考虑系统的功能性与实用性，可以对不同信息采用不同的加密方式。因为该系统数据库中有些关键数据有很强的保密性，在前期研究的基础上，针对关键信息加密或解密运算时，使用ＡＥＳ算法、ＭＤ５算法保障数据安全，以采用双重手段加密效果最好。如用户的密码，考虑其特性，可以采用ＭＤ５算法；对于关键信息可以采用ＡＥＳ算法与ＭＤ５算法综合的方式，为防止关键信息被篡改，先对关键信息使用ＭＤ５加密，再将该值进行ＡＥＳ加密保存在数据库中，以后可用于检查关键信息的完整性。

３系统结构及功能模块设计

３．１系统逻辑结构的设计

在研究过程中综合分析系统的稳定性、安全性、延展性、执行效率及用户响应速度等因素，系统设计中采用基于Ｂ／Ｓ（Ｂｒｏｗｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ）模式的三层体系结构，分别为表现层、业务逻辑层、数据访问层［１０］。

表现层包含系统的显示逻辑，主要通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ实现用户交互。通过处理数据提供者和数据共享者各类用户的输入和输出，保证用户的使用权限。用户通过计算机中的浏览器运行相应的脚本，获得系统提供的服务，能够保证用户随时随地地通过Ｗｅｂ浏览器获取所提供的衡水湖植物资源信息的共享与应用。

业务逻辑层是系统的核心部分，根据衡水湖植物资源数据库检索系统开发的实际需要，提供系统访问接口组件实现相关数据的关联，完成数据访问层与表现层中用户界面的交互，并且实现数据处理应用逻辑，从而实现对数据库的管理还负责把处理结果返回到前端界面。该层介于数据访问层和表现层之间，起到了数据交换中的“桥梁”作用。

数据访问层是该系统的基础，由各类数据组成的数据库和相应的管理软件组成，是对数据库的操作和数据结构的抽象。主要是依据收集数据进行分类的结果，建立相应的数据库，为检索系统的实现奠定数据基础。

３．２系统功能模块的设计与实现

衡水湖植物数据库检索系统共分为用户管理、数据管理、植物检索、信息交流４个模块。

１）用户管理。衡水湖野生植物数据库检索系统中服务平台有三类用户［１１］。一类为系统管理员，负责系统数据维护、管理和所有对外服务功能，对于系统的功能此用户都拥有最高权限，是系统的拥有者。第二类普通用户者，此类用户需要注册与登录，可以浏览数据、查询数据、发表论坛和上传数据等，这类用户要接受系统管理员的审核。这是系统对用户打开的一个窗口，系统通过这个窗口实现与普通用户的交流，获取更有价值的建议与信息，以及用户上传的对系统有补充与完善功能的植物资源数据。该用户上传的数据主要是保存了论坛指定的位置，先经过敏感字符查询筛选通过，再经过系统管理员审核后才能根据要求显示到论坛页面，如果是有价值的植物资源数据则可归入到后台数据库中被系统调用。第三类用户可以称为“互联网过客”，无需注册登录，只具有数据浏览和部分查询等权限。

２）数据管理。主要包括植物信息数据整体更新、添加、修改、删除，还包括审核论坛的信息及各种形式数据的相互转换。

３）数据检索。此项功能是系统的主要功能，是用户查询使用衡水湖野生植物数据库检索系统的端口。数据主要包括第一项野生植物信息查询按科、属、形态、价值与分布的查询，第二项查询是模糊查询。其中第一项功能用户进入对应界面后输入相应信息就可完成查询操作；形态查询、应用价值与分布查询两项通过下拉菜单点击就可实现查询。模糊查询是为了在实现查询信息不明确的条件下进行信息查询，根据查询条件在空白文本框中输入相应内容就可完查询［１２］。

４）信息交流。随着信息技术的发展系统需要不断更新，同时由于生态等各方面的影响植物资源也在不断变化，用户在使用过程中可以通过论坛提出好的建议与意见，特别是可以将发现的新物种等信息提供给管理员，以方便系统的维护与更新；对于与衡水湖野生植物有关的信息可以发表到此模块中，方便用户浏览与使用。

通过以上分析可以得到系统主要逻辑功能结构见图１。

３．３衡水湖野生植物资源检索系统的实现

系统界面是用户与系统直接进行交流的窗口，它定义了系统的外观，友好的用户界面是系统优良的一个重要体现。

以基于Ｃ＃的ＡＳＰ．ＮＥＴ程序设计开发软件为基础，实现了衡水湖野生植物资源信息管理系统，以形态检索的结果见图２。

４小结

衡水湖野生植物检索系统功能的实现是在用户界面设计、数据库设计、逻辑结构设计的基础上通过程序代码来完成的，是系统开发过程的关键。系统在运行过程中还会出新的问题，随着环境、生态等因素的变化，衡水湖野生植物资源也将不断发展，作为系统的设计者将要根据野生植物信息的更新、用户需求的变化等，对系统不断更新完善。

在对衡水湖的野生植物信息进行较完善的分析与处理的基础上，构建了衡水湖野生植物数据库并开发了检索系统；该系统实现了衡水湖野生植物资源数据库检索的数字化、网络化、信息化，其相对独立，具有高效检索与信息交流、安全稳定、提高工作效率和扩大信息共享等功能，同时因可采用登录用户提出的有益建议和上传的有价值的数据，丰富了数据和信息的来源，为系统的科学完善创建了一条新途径，不仅提高了衡水湖野生植物资源检索的效率、方便了用户共享信息服务，而且还可为管理部门决策提供数据支持。

参考文献：

［１］李惠欣．河北省衡水湖自然保护区种子植物区系初步研究［Ｄ］．石家庄：河北师范大学，２００７．

［２］郑云翔．衡水湖自然保护区高等植物名录［Ｊ］．衡水学院学报，２００６，８（１）：７９－８３．

［３］河北植物志编辑委员会．河北植物志（第一卷）［Ｍ］．石家庄：河北科学技术出版社，１９８６．

［４］河北植物志编辑委员会．河北植物志（第二卷）［Ｍ］．石家庄：河北科学技术出版社，１９８９．

［５］河北植物志编辑委员会．河北植物志（第三卷）［Ｍ］．石家庄：河北科学技术出版社，１９９１．

［６］中国植被编辑委员会．中国植被［Ｍ］．北京：科学出版社，１９８０．

［７］杜怡斌．河北野生资源植物志［Ｍ］．保定：河北大学出版社，２０００．

［８］高贤明，唐廷贵，梁宇，等．外来植物黄顶菊的入侵警报及防控对策［Ｊ］．生物多样性，２００４，１２（２）：２７４－２７９．

［９］张明丽，秦俊，王丽勉，等．绿色建筑植物资源信息系统的构建及应用［Ｊ］．生态与农村环境学报，２０１０，２６（４）：３２３－３２８．

［１０］段克奇．ＡＳＰ．ＮＥＴ基础教程［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００９．

［１１］林国．基于空间数据挖掘的台州市农业资源综合管理信息系统［Ｄ］．杭州：浙江工业大学，２０１０．