白龙江、洮河林区林木种质资源信息共享平台设计与实现

齐 昊,权 丽,王永元,黄旭东,张小磊,孙学刚

(1.甘肃农业大学林业学院，甘肃 兰州 730070;2.甘肃省白龙江林业管理局林业科学研究所，甘肃 兰州 730000;3.甘肃白龙江森林生态系统国家定位观测研究站，甘肃 舟曲 746300)

林木种质资源是以物种为单元的遗传多样性资源，它能够最大限度地代表种内生态多样性与遗传多样性[1]。林木种质资源关系到国家可持续发展和基因工程的基本保障，不仅是国家重大的战略资源，也是国家自然科技资源必不可少的基础物质条件[2]。林木种质资源 负载高度的遗传多样性,更是国家重大的基础战略资源，具有经济、文化、社会、生态等多种重要功能[3]。林木种质资源保存目的是防止遗传信息的载体—基因丢失和物种灭绝，以适应人类和环境需要而保持有用的遗传变异，使森林继续进化和改良，维持森林资源多样性和持续发展，维持人类赖以生存的自然环境，是国家自然科技资源必不可少的基础物质条件[4]。

2002 年以来国家要求把林木种质资源清查工作纳入议事日程，并制定了相关奖励政策。2007 年国家林业局颁发了《林木种质资源管理办法》，2008年制定了《林木种质资源调查技术规程》试行标准[5]；2014 年国家林业局出台了《全国林木种质资源调查收集与保存利用规划( 2014—2025 年)》[6]，标志着我国对林木种质资源的保护利用进入了按“路线图”发展的新时代[7]。2017年6月甘肃省林业厅在兰州召开全省林木种质资源调查工作启动会，会议总结了自2015年6月全省林木种质资源调查试点工作开展以来取得的成绩、经验以及存在的问题，并且安排部署了全省开展林木种质资源调查工作，标志着全省林木种质资源调查工作全面展开[8]。

白龙江、洮河林区适合于大部分亚热带林木生长，由于不合理的采伐及自然灾害等原因，很多原始林已衍生成各种类型的次生林和灌丛，大量的珍稀濒危植物处于灭绝边缘[9]。建立白龙江、洮河林区林木种质资源数据库，可以摸清白龙江、洮河林区林木种质资源种类、数量的基本情况，实现资源共享，为林区林木种质资源有效保护和安全保存提供基础平台。

1 平台总体设计与实现

1.1 平台总体设计

平台设计目的是实现林区林木种质资源信息的收集，汇总以及展示，为种质资源数据共享、分析、应用提供技术支持。为此以国家林木种质资源平台为模板，学习国内优秀种质资源信息库系统经验，依据国家林木种质资源平台(NFGRP)技术标准：《林木种质资源共性描述规范》、《林木种质资源归类编码标准》、《林木种质资源类别样本大小标准》、《林木种质资源平台技术总标准》实现分类查询，字段查询，图片显示，地理位置定位，详细信息呈现等基本功能。平台形成如图1所示。

1.2 平台技术路线

白龙江、洮河林区林木种质资源信息共享平台是为实现林木种质资源信息展示，实现数据分析、数据共享。系统前端中使用 CSS3 来设置样式，使用Java Script 和 jQuery 实现内容的交互。系统基于 B/S 架构，Spring MVC设计模式，平台的开发语言选择JSP，Java语言做后台功能实现，用以解决B/S架构跨浏览器缺陷问题，选择小型关系型数据库MySQL，基于百度地图API实现种质资源地理位置定位，为后期保护，制图等工作提供便捷，使用Java Beans处理业务逻辑，通过将数据库连接函数代码，释放函数代码等封装在JavaBean中，避免频繁在JSP页面中使用数据库连接函数，提高代码可维护性[10～11]。

系统采用B/S三层结构，分为数据访问层、业务逻辑层、界面层，与C/S模式相比，简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。B/S架构不需安装客户端软件，直接使用浏览器软件就可以执行相应操作，简单、方便、效率高[12]。维护简单便捷，只需改变网页，即可实现所有用户功能同步更新。MySQL是一个高性能且相对简单的数据库，具有体积小、速度快、总体拥有成本低，效率高，易于操作，适合与科研数据量小、精度高等特点[13～14]。JavaScript也叫小脚本语言，是一种通过嵌入或调入在标准的HTML语言中实现在一个网页中链接多个对象，与网络客户交互作用的脚本语言。jQuery是一个快速、简洁的JavaScript框架，一个优秀的JavaScript代码库[15～16]。

1.3 系统结构

根据信息共享平台的业务流程，需要将网站分为前台、后台和数据库，通过会员管理功能控制前后台登录，实行分隔管理[17-19]。在前台管理中，客户在登录网站主页后通过注册会员浏览网站的各个模块， 可以查询我们收录在信息共享平台中的种质数据。前台基本分为两个部分，主页各个模块，例如项目简介、新闻中心、法律法规、技术专栏；还有个部分就是种质查询，前台流程图如图2所示。

图1 平台形成过程

图2 前台流程图

在后台管理中，管理员完成对网站的维护与管理的工作。使用数据库中权限的功能对应设置权限，管理员可以在项目简介、新闻中心、法律法规、技术专栏模块中发布内容。也可以对林木种质的内容进行录入。后台流程图如图3所示。

图3 后台流程图

2 平台数据库设计

数据库以国家林木种质资源平台数据描述为模板，依据国家林木种质资源平台(NFGRP)技术标准：《林木种质资源共性描述规范》、《林木种质资源归类编码标准》构建数据表结构，主要涉及种质描述、滚动广告、文章发布、管理员四大板块，表结构示意图如图4。

3 数据收集和整理

3.1 数据收集

参考文献、地方志、植物图鉴、行政区划图以及各林业局(林场)地形图、林相图、森林资源分布图、二类资料；依照国家林木种质资源平台(NFGRP)技术标准：《林木种质资源共性描述规范》(LY/T 2192-2013)、《林木种质资源归类编码标准》、《林木种质资源类别样本大小标准》、《林木种质资源平台技术总标准》；通过踏查、详查、线路调查、访问调查的方法，采集林木标本、采集种子、获取照片，通过纸质调查表描述林木生长环境、更新状况、开花季节、观赏特性、珍稀性、药用价值、园林用途以及储藏量等方面数据记录，再将纸质版数据以各个林场为单位区分，填写如Excel表格当中。

图4 表结构示意图

项目组成立植物学、植物分类学、生态学、土壤学、林学及信息学等不同专业的 12 名队员组成跨专业联合调查队，深入白龙江、洮河林区各大林场，现阶段共计收集并录入数据库1 500余条数据，余下采集标本需专家再次鉴定后整理数据，再次录入系统。

3.2 数据整理

对实地调查记录的数据进行数字化转化，依据林木种质资源保存原则与方法(GB/T 14072-1993)对种质资源进行共性描述，对白龙江、洮河林区进行林场划分，将不同林业局各个林场的文本类数据进行整理、纠正，将实地调查各个林场数据。最终录入Excel表格当中，统一导入MySQL数据库当中[20～22]。导入模板如图5所示。

4 信息展示

平台首页集合项目简介、新闻资讯、法律法规、技术专栏、滚动图片几大模块，能更好地凸显平台建设过程查阅、参考的法律法规、技术文档，在新闻资讯中报道野外调查的新闻实况。

图5 数据模板Excel表

查询功能将国家规定种质资源共性描述表中涵盖内容以表格形式呈现给用户，有通过字段属性搜索、分类搜索两种主要搜索方式，方便用户详细了解，达到收集信息、利用信息、共享信息的初衷[23～24]。平台首页如图6所示，首页有五大模块，项目简介、新闻资讯、法律法规、技术专栏、滚动图片；种质资源搜索是平台核心功能，搜索分为字段搜索和种类搜索，字段搜索通过一个字段来进行模糊搜索界面如图7，种类搜索界面如图8；种质资源详情可以查看到种质资源的所有详细信息，查询界面如图9；种质资源地理定位是通过接入百度地图 api实现，如图10。

图6 平台首页

图7 字段属性搜索界面

图9 种质资源详情查询

图10 种质资源地理位置定位

5 结语

综上所述，建立白龙江、洮河林区林木种质资源平台是甘肃省林木种质资源采集的重要组成部分。在以往平台建设中，往往存在不按照国家规章制度来简化数据种类，数据不规范等问题，同时数据录入由于时间与人力不足而分时段维护造成数据错误，数据冗余等问题，导致后期平台频频需要改动。白龙江、洮河林区林木种质资源平台的建设过程中，结合项目特点，在数据管理上采用汇总-导入的步骤，可避免在网站后台中进行各项繁琐的输入工作；在建立的Excel模板中能够发现数据格式不规范，重复等问题，同时保证数据的正确性。

项目中种质共性描述表、Excel导入模块以及平台网站中种质的详细信息均按照国家林木种质资源库的要求、格式来规范与填写、如需数据共享，可将数据无缝与其他按照国家林木种质规范的数据库进行数据交换或数据共享。此举可很大程度上减少重复建设、重复调查。

由于白龙江、洮河林区森林植被破坏，森林树种单一，中幼林比重大，森林结构不合理，致使森林生态功能下降。收集的数据较为单一，所以在设计时，平台设计展现同一份种质不同物候期相对应的图片资料，但由于野外调查工作量大，不能获取相对应的图片资料，还需在后续工作中进行补充。并且与国家林木种质数据库中图文资料相比，还存在差距，这些也需要在今后工作中逐步完善。

该平台的建成，实现了白龙江、洮河林区林木种质资源野外采集数据的高效归档、数据的有效管理与共享，为林区林木种质资源有效保护和安全保存提供基础平台，为接下来甘肃省林木种质资源调查的开展总结经验，提供技术的支持，对国家林木种质调查，林木种质资源库的建立奠定基础。

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