利用中国植物图像库鉴定你周围的植物*

乔永海 张晓爽

（惠州市实验中学 广东惠州 516008）

人们身边常见的植物有很多，能识别这些植物并不容易。目前常用的方法是利用手机APP 进行图像识别，其实中国植物图像库也是鉴定植物的一个有效工具。中国植物图像库（Plant Photo Bank of China，PPBC）是中国科学院植物研究所在植物标本馆设立的专职植物图片管理机构。PPBC 系统收集、整理并长效保存植物照片、数码图片、植物图版，以及其他植物学科相关影像的原始文件及拷贝，目前已收录图片470 科4 839 属31 161 种4 574 432幅。大部分的植物照片经过了专业鉴定，定名相对准确。PPBC 对全国的植物分布和生存状况的普查，对今后实施物种保护和遏制物种灭绝都将发挥重要作用。本文结合笔者的实践，介绍进入PPBC 的操作流程，以及如何利用PPBC 鉴定植物的方法。

1 实名注册

使用PPBC 之前，需要进行实名认证注册。注册后需审核（约1 周），审核通过后，用户通过邮箱得到用户名（必须是本人的真实姓名，不能用笔名）和密码，即可成为PPBC 的注册用户（下文简称会员），可享受中国植物图像库提供的便利。

2 利用PPBC 鉴定植物的方法和步骤

2.1 学习和了解本地物种 PPBC 具有地域检索功能，用户能看到所关注的区域里其他会员拍摄的物种照片和鉴定结果。会员在上传植物照片时，需输入拍摄地的详细地址（很重要）。系统根据上传照片的属性自动提取拍摄时间，使得每一幅照片的拍摄地、拍摄时间及拍摄人等信息都有详细的记录。一般情况下，用户所在区域的植物已经有会员研究过，借鉴他们的研究成果可为今后的研究做一些铺垫。

2.2 利用PPBC 进行鉴定的基本过程 拍摄时要获得多个视角的照片，包括全株、叶、花、果、茎和根的照片，其中花和叶的照片对鉴定结果影响最大。在PPBC 上传照片时，同一个植物（最好是单一个体）的所有照片要用同一个标本号，之后浏览时它们将汇总在一起（本文称之为群），便于后续研究。系统会自动将同一标本号的植物放在一起，因此标本号不要与他人或自己曾使用过的编号重复。如何避免标本号的重复？可以采用上传时间（年、月、日、时和分），再加上编号排序。例如，标本号201807081145No24 表示2018年7月8日11 时45 分，No24 是本次上传的序号，这样编制的标本号不易出现重复。还要注意，上传的照片不要用图片处理软件编辑，以免影响鉴定效果。照片上传后，等待数分钟（后台进行数据更新），然后点击“我的图库-未鉴定菜单”，即可显示刚上传的图片。

PPBC 已采用图像识别技术，会提供每一张照片中的物种名称及可能性系数。下面举例说明怎样鉴定物种。如图1所示，识图系统显示“97.31%水团花；2.38%细叶水团花；0.03%风箱树；0.02%赤楠；0.02%洋蒲桃”，水团花的可能性系数超过90%，应该是水团花。再进入“水团花”链接，查看关于水团花的照片，以便最后确认。本文将该物种的可能性系数定义为准确度，即水团花鉴定的准确度为97.31%。

图1 图像识别系统提供的结果

有时系统鉴定植物时提供的可能性系数较低；通常一次就能鉴定得到结果所占比例不到一半。可能会出现图2 的情况：23.14%旋覆花；18.97%蒲公英；7.67%欧亚旋覆花；5.36%白缘蒲公英；4.69%水朝阳旋覆花。这时就要进入每一个可能物种图片库（点击链接即可），查看该物种的现有标本图片，进行比对，最终得到鉴定结果。

图2 图像识别系统提供的结果

当系统推荐的物种都不是所拍摄的物种时，可持续观察该植物，当观察到它的花、果等详细信息时，鉴定就较为准确了。笔者曾经鉴定一种行道树紫檀，图像识别始终得不到结果，而这种树在作者所在地很少开花，没有线索。今年终于有一株开花了，鉴定的准确度就大为提高（花的照片显示：96.03%是紫檀）。如果还没有结果，可暂不鉴定，可能有热心的会员会帮助你鉴定（建议回复感谢）。PPBC 并不能帮助鉴定所有物种，遇见的植物越多，未鉴定的植物也越多，这是正常现象。有的植物PPBC 尚未收录，也有可能是目前尚未发现的物种；如果发现了新的物种，研究的价值就更大了。如果出现容易混淆的植物，PPBC 的识别系统常无能为力，可以从网上查阅相关信息，例如幌伞枫和菜豆树（富贵树和幸福树）有什么区别？研究这些相关文献后再进行确认。网上缺乏相关信息时，可以从《中国植物志》（中国科学院植物研究所的网站）上查阅植物的信息进行比对，找出差异后进行鉴定。

2.3 PPBC 工具介绍 这里简单介绍PPBC 界面编辑按钮功能，以期为新会员提供参考和帮助。图3 是鉴定输入框，输入准确的学名后系统才能确认；但不能有错别字，例如“朱缨花”不能写成“朱樱花”。该输入框能兼容部分俗名，例如“朱缨花”的俗名是“红绒球”，当输入“红绒球”后，在框里双击鼠标左键，会出现它对应的学名。对已鉴定的图片有质疑时，点击图3 右侧的莲花图标，会出现系统最新鉴定结果，可以重新鉴定。

图3 鉴定输入框

上传照片的左上方有编辑按钮，点击后能修改图片拍摄的时间（系统会自动提取；如果是网络图片，系统显示时间是1900年，这时要进行修改）和地址；照片的属性包括公开（进入系统的人都能看到）、保密（仅自己能看到）和删除（删除照片）选项（图4）。

图4 编辑工具

照片下方编辑按钮可以修改标本号（图5）。如果不同植物放在了同一群里，需要修改标本号将这些植物照片从原群中分离出来。操作办法是在这些照片的标本号上添加一个数字（用“勾选”可以一次修改多个），即可实现分群。但不要修改前面的数字，避免标本号重复。当鼠标放在图片上时，右上角出现向下的箭头，点击后可随时下载用户自己的原始照片（没有水印的），数据库就成为网盘，当然只能下载用户自己的原始照片。

图5 编辑工具

2.4 不同角度的照片对鉴定结果的影响 同一物种的全株、叶、花、果、茎、根的照片（不一定全），对鉴定结果的影响是不同的，具有互补性。本文结合笔者的实践进行举例说明。

1）花和花序的照片对鉴定结果的影响。根据花和花序鉴定的准确度是最高的。植物的花五颜六色、形态各异、特征明显，便于图片的比对。例如，一点红、假鹰爪、长春花、红雀珊瑚、使君子和虾衣花等植物的单花形状和颜色很独特，报春花（石斑木）和金嘴蝎尾蕉等的花序独特，图像库的鉴定准确度会较高。对鲫鱼胆花的鉴定准确度是60.99%，但对叶子的鉴定准确度很低。鉴定毛麝香时，对有花的照片鉴定的准确度为90%，对只有叶子的照片鉴定的准确度为16%，并且它的叶片在冬季色泽比较暗淡，鉴定的准确度为0%。黄蝉和软枝黄蝉同属于黄蝉属，花很接近，黄蝉的花较小，软枝黄蝉的花较大。所以，一张黄蝉照片的鉴定结果为：57.27%是黄蝉，36.80%是软枝黄蝉，此时需进行人工鉴定。有时植物的花很独特，而鉴定的准确度却是0%，原因是由于本物种样本较少，还没有可供比对的样本，例如赤苞花，虽然其花和花序都十分独特，图像库却不能鉴定，要等PPBC 添加了该物种的样本，鉴定的精确度才会提高。不同时期系统鉴定物种的精确度会有所不同，定期对没有鉴定的物种进行鉴定，会发现之前不能鉴定的物种也许可以鉴定了。

2）叶形和叶序的照片对鉴定结果的影响。叶的形状和叶序是鉴定最常依据的特征，因为考察植物时恰逢开花的机会并不多。图像库依据植物叶子鉴定的准确度仅次于花和花序。叶大且形状独特的植物，鉴定准确度很高。例如，利用叶片的照片鉴定龟背竹的准确度是98.18%；鉴定春羽的准确度是72.73%；鉴定一把伞南星的准确度是97.71%；鉴定白背叶的准确度是85.12%；枸骨的叶形奇特（四角状，尖端有刺），鉴定准确度达到93.87%。叶脉明显的，鉴定精度也较高，例如鉴定白背叶的准确度是85.12%；鉴定野牡丹的准确度是39.18%；鉴定毛菍的准确度是47.70%。叶序显著的植物鉴定准确度也较高，例如三桠苦的三出小叶很显著，其鉴定准确度是42.83%。

当植物的叶子很相似时，要根据叶片形状、叶脉和叶序进行人工比对。例如，野牡丹的叶脉是基出脉7 条，毛菍的叶脉是基出脉5 条，野牡丹的叶片宽短，毛菍的叶片狭长，这样就可以精准鉴定。鉴定是综合性的，需要较多相应的植物学知识。有些植物的叶子有独特的气味，例如柠檬草的叶子具有香味，而其他芒草都没有该特征，这种情况可以通过人工进行鉴别。

3）果的照片对鉴定结果的影响。利用植物果实、果荚或者种子，鉴定的精度也较高。例如，当对以下植物有果实的照片进行鉴定时，图像库的准确度较高：鉴定海南红豆的准确度是98.73%；鉴定红果仔的准确度是98.17%；鉴定五桠果的准确度是95.16%；鉴定苹婆的准确度是92.60%；鉴定白花悬钩子的准确度是72.22%；鉴定狐尾椰子的准确度是66.65%。

4）茎的照片对鉴定结果的影响。图像库对树干鉴定的准确度较低，但对人工比对有帮助。例如，俗称富贵树的幌伞枫的主干有环痕，俗称幸福树的菜豆树主干的裂纹比较浅，二者常作为家庭盆栽植物，在庭院种植很难开花，叶子也极其相似，但可以从树干特征进行区分。又如，散尾葵、夏威夷椰子、袖珍椰子和富贵椰子，它们的叶都是羽状全裂，非常接近，照片更是难以分辨，但植株的大小和茎的粗细长短差别很大。散尾葵植株高大，茎粗4～5 cm；夏威夷椰子茎细长；袖珍椰子植株矮小；富贵椰子植株较大，茎短小不显著；这些植物用人工方法鉴定比系统自动鉴定要更准确一些。植物茎的形状对人工鉴定有重要的参考价值，这是容易被忽视的。

5）根的照片对鉴定结果的影响。在野外考察时，不易得到植物的根，但植物的根往往是中草药的取药部位，鉴定有实际价值。例如，鉴定巴戟天根的准确度是60.63%；鉴定锦屏藤气生根的准确度是74.69%。

6）全株照片对鉴定结果的影响。植物全株照片对鉴定高大的乔木有帮助，因为高大乔木叶、花、果的精细照片不易获得（长焦镜头可以解决这一问题）。例如，鉴定凤凰木的准确度是99.80%；鉴定蒲葵的准确度是74.86%；鉴定八宝树的准确度是43.19%；鉴定丝葵的准确度是18.29%；鉴定南洋楹的准确度是17.27%。

上述鉴定互为补充可提高鉴定植物的准确度。例如，榕属包含150 多种，鉴定时要参考叶、果和全株；鉴定杜鹃叶山茶、文殊兰和水鬼蕉等时要参考花和叶；鉴定金樱子、吊灯树和腊肠树等时要参考花和果；鉴定马占相思要参考叶、花和果；有的植物很奇特，例如美丽异木棉，花像红花羊蹄甲，果子像木瓜，包裹种子的棉絮像木棉，这时要综合考察各方面的特征，信息越全面鉴定越准确。

3 PPBC 是逐步完善的系统

PPBC 是对公众开放的不断更新的数据库。可能有一些新的物种引入我国不久，数据库尚未收录，暂时不能鉴定，例如棕榈叶酢浆草。也有一些植物虽然已经被收录了，但还没有建立比对样本，系统暂时识别困难。例如，从印度引入的长叶暗罗，数据库无鉴定样本（鉴定为：73.57%是香榄）。有的物种会被重新命名，例如，早期的 “香菇草（Hydrocotyle vulgaris）” 后来改名为 “南美天胡荽（Hydrocotyle vulgaris）”。有的植物虽然是同一物种，却放在不同位置，例如量天尺、火龙果和霸王花，其实是同一物种，茎叫量天尺，雄花叫霸王花，果叫火龙果，却放在了不同位置，容易被误认为是不同物种。

4 用PPBC 鉴定植物的意义

用PPBC 鉴定植物对个人和社会都有重要意义。1）便于个人检索和研究植物标本照片，数十万张照片，需要哪些，可以随时调取。2）了解身边植物的相关信息，作为生物学课外活动的项目，用以培养学生对生物学的兴趣。3）便于进一步研究本土植物的分布和生存状况。4）选取有趣的植物在本地论坛上发布，对大众进行植物科普，同时搜集民间应用植物的信息。

野外考察和鉴定是一件很有意义的活动，希望有更多的爱好者加入这一行列。如果更多的爱好者成为PPBC 的会员，对本地的植物进行考察和鉴定，即可扩大植物的普查范围，可能会发现更多的新物种，同时对“濒危物种加以保护，遏制物种快速灭绝的态势”有重要意义。