丁 霞 賈玉山*,柴 博

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018;2.內(nèi)蒙古師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

1 前言

植物資源相關(guān)數(shù)據(jù)、信息是科研人員智慧和勞動(dòng)的結(jié)晶,是我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的寶貴戰(zhàn)略資源,隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)自身的發(fā)展和外部環(huán)境條件的變化(特別是科學(xué)研究國(guó)際化、科技信息資源的快速增長(zhǎng)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展),信息作為戰(zhàn)略資源的地位得到空前的提高,不論是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、教學(xué),還是農(nóng)業(yè)宏觀和微觀管理,都越來越依賴于科技數(shù)據(jù)及信息的有效獲取和利用。

然而,隨著當(dāng)前研究技術(shù)和手段的快速發(fā)展,采用傳統(tǒng)的存儲(chǔ)、查詢方法和手段,對(duì)浩繁、龐雜的物種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理,已經(jīng)無法滿足當(dāng)代快速管理、獲取信息的需要。此時(shí),計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)在植物資源領(lǐng)域的應(yīng)用,便為處理這些龐雜的數(shù)據(jù)、信息提供了先進(jìn)的手段。

目前,建立植物資源數(shù)據(jù)庫及信息系統(tǒng),已成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)資源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引用數(shù)據(jù)庫技術(shù)后的系統(tǒng)構(gòu)成,一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(及其開發(fā)工具)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成 ?！?〕。

2.1 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的基本對(duì)象,是描述事物的符號(hào)記錄,其可以是數(shù)字,也可以是文字、圖形、聲音、語言等,數(shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式,它們都可以經(jīng)過數(shù)字化后存入計(jì)算機(jī)〔2〕。

數(shù)據(jù)庫是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲(chǔ),具有較小的冗余度,較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和可擴(kuò)充性,并為各種用戶共享。〔3〕

2.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是為數(shù)據(jù)庫訪問提供服務(wù)的軟件,同時(shí)維護(hù)所有數(shù)據(jù)必需的特性。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為支持應(yīng)用程序訪問和操作數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)提供下列服務(wù):事務(wù)處理、并發(fā)控制、恢復(fù)、安全、語言接口(包括數(shù)據(jù)定義語言DDL、數(shù)據(jù)操作語言DM L和數(shù)據(jù)控制語言DCL、容錯(cuò)性、數(shù)據(jù)目錄(亦稱數(shù)據(jù)字典)和存儲(chǔ)管理等?！?〕

2.3 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)是指系統(tǒng)開發(fā)人員利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源開發(fā)出來的、面向某一類實(shí)際應(yīng)用的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。它分為兩類:(1)管理信息系統(tǒng):所謂管理信息系統(tǒng)是一個(gè)由人、計(jì)算機(jī)及其他外圍設(shè)備等組成的能進(jìn)行信息收集、傳遞、存儲(chǔ)、加工、維護(hù)和使用的系統(tǒng)。(2)開發(fā)式信息服務(wù)系統(tǒng):這是面向外部、提供動(dòng)態(tài)信息查詢功能,以滿足不同信息需求的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)?！?〕

3 植物資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的研究概況

3.1 國(guó)內(nèi)研究概況

我國(guó)在植物資源數(shù)據(jù)庫的建設(shè)方面起步較晚,雖然有的研究單位于20世紀(jì)80年代利用微機(jī)建立了一些相關(guān)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),但全面考慮建立信息系統(tǒng)還是在90年代生物多樣性項(xiàng)目開始之后〔6〕-〔8〕。

目前,國(guó)內(nèi)的主要應(yīng)用和新建的植物信息數(shù)據(jù)庫有:“中國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫”(1987年,由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物品種資源研究所建庫)、“中國(guó)西南藥用植物資源數(shù)據(jù)庫”(中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所承擔(dān)建設(shè))、“中國(guó)經(jīng)濟(jì)植物資源數(shù)據(jù)庫”(1988年,由中國(guó)科學(xué)院植物研究所建庫)、“江蘇省農(nóng)業(yè)資源數(shù)據(jù)庫”(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院建設(shè))等。

此外,一些科研單位、高等院校根據(jù)特定需求編制了若干專類植物數(shù)據(jù)庫和區(qū)域性植物數(shù)據(jù)庫,如:“甘肅省稀有瀕危植物數(shù)據(jù)庫”、“廣西木本觀賞植物數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)”、“內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)及荒漠植物花粉形態(tài)數(shù)據(jù)庫”、“新疆植物信息資源數(shù)據(jù)庫”、“青藏高原東南部天然農(nóng)業(yè)主要有毒有害植物數(shù)據(jù)庫”、“山西高等植物數(shù)據(jù)庫”、“貴州省植物園珍稀瀕危植物數(shù)據(jù)庫建立”、“湖南省園林植物數(shù)據(jù)庫”、“湖北后河國(guó)家自然保護(hù)區(qū)植物多樣性數(shù)據(jù)庫”、“湖北地區(qū)主要出口植物有害生物多媒體數(shù)據(jù)庫”等〔9〕-〔20〕。

3.2 國(guó)外研究概況

國(guó)外有關(guān)植物資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)多偏重于物種多樣性信息的數(shù)據(jù)庫建設(shè)。世界上發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域起步較早。其中動(dòng)用多位專家學(xué)者,耗資近千萬美元的美國(guó)植物數(shù)據(jù)庫工程“USDA”稱得上是現(xiàn)今世界上國(guó)家級(jí)植物數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的典范〔21〕。其他一些植物物種信息系統(tǒng)諸如“TROPI0S”、“MUSE”、“BGCI的瀕危植物材料數(shù)據(jù)庫” 、“US National Plants Databaseand Projects(美國(guó)農(nóng)業(yè)部國(guó)家植物數(shù)據(jù)庫和規(guī)劃)”、“Invaders Database System(美國(guó)東北部外來植物數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))”、“Gymnosperm Database(德國(guó)裸子植物數(shù)據(jù)庫)”、“American Indian Ethno botany Database(美國(guó)印地安民族植物學(xué)數(shù)據(jù)庫)”、“Prairie Source Database(野花數(shù)據(jù)庫)”、“O rchid Database(蘭花數(shù)據(jù)庫)” 、“Palms Database(棕櫚數(shù)據(jù)庫)” 、“Medicinal and Poisonous Plant Databases(醫(yī)用植物和有毒植物數(shù)據(jù)庫)”等〔9,19〕,這些數(shù)據(jù)庫目前已經(jīng)在植物學(xué)及其農(nóng)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,其中部分?jǐn)?shù)據(jù)庫 ,如“TROPl0S” 、“MUSE” 、“BGCI的瀕危植物材料數(shù)據(jù)庫”等,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)在線查詢功能,為植物信息資源共享、科研信息查詢等方面做出了極大的貢獻(xiàn)。

4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在植物學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用展望

4.1 植物資源Web數(shù)據(jù)庫的建立

隨著Internet和WWW迅速發(fā)展,WWW上的可用數(shù)據(jù)源迅速增長(zhǎng)。因而人們將WWW的數(shù)據(jù)源集成為一個(gè)數(shù)據(jù)庫,稱為Web數(shù)據(jù)庫,使這些資源得以充分利用〔22〕。

隨著植物學(xué)研究領(lǐng)域的不斷發(fā)展,學(xué)科間的交叉變得越來越頻繁,單純學(xué)科方向的數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能滿足日益蓬勃發(fā)展的科研需求,且越來越多不同類型的植物資源信息隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享,為此,開發(fā)植物資源Web數(shù)據(jù)庫所需要的信息集成系統(tǒng),整合網(wǎng)絡(luò)零售數(shù)據(jù)將成為必然。

4.2 開發(fā)建立傳感器數(shù)據(jù)庫

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,傳感器的應(yīng)用越來越廣泛。根據(jù)傳感器在一定的范圍內(nèi)發(fā)回的數(shù)據(jù),在一定的范圍內(nèi)收集有用的信息,并且將其發(fā)回到指揮中心。當(dāng)有多個(gè)傳感器在一定的范圍內(nèi)工作時(shí),就組成了傳感器網(wǎng)絡(luò)。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中,傳感器數(shù)據(jù)就是由傳感器中的信號(hào)處理函數(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。信號(hào)處理函數(shù)要對(duì)傳感器探測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行度量和分類,并且將分類后的數(shù)據(jù)標(biāo)記時(shí)間戳,然后發(fā)送到服務(wù)器,再由服務(wù)器對(duì)其進(jìn)行處理〔23〕。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,傳感器網(wǎng)絡(luò)越來越多地應(yīng)用于對(duì)很多新應(yīng)用的監(jiān)測(cè)和監(jiān)控。而植物科學(xué)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的學(xué)科,研究觀察的對(duì)象往往隨著時(shí)間的改變而不斷變化。為此植物資源傳感器數(shù)據(jù)庫的建立,將為研究人員對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)、監(jiān)督檢測(cè)等提供可靠的信息來源。

4.3 植物資源智能數(shù)據(jù)庫的開發(fā)

將人工智能和數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合,開發(fā)各類智能數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng),以成為數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

利用某種成熟的技術(shù)和方法搜集、存儲(chǔ)并管理植物資源領(lǐng)域的大量信息,然后在這基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)并獲取知識(shí),再利用數(shù)據(jù)庫作為知識(shí)源,把邏輯學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)械學(xué)、模糊學(xué)、數(shù)據(jù)分析、可視化計(jì)算等學(xué)科成果綜合在一起,進(jìn)行從數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)知識(shí)的研究〔24〕。使植物資源數(shù)據(jù)庫不僅僅能任意查詢存放在庫中的數(shù)據(jù),而且上升到對(duì)庫中數(shù)據(jù)的整體特征的認(rèn)識(shí),從而獲得一些與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)相吻合的宏觀知識(shí),進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)庫的使用價(jià)值與應(yīng)用層次。

〔1〕武妍,包奇金寶,程全洲.Visual FoxPro程序設(shè)計(jì)教程(第二版)〔M〕.上海:上海交通大學(xué)出版社,2007.1-5.

〔2〕王珊,陳紅.關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理教程〔M〕.北京:清華大學(xué)出版社,1998.

〔3〕李春葆,曾平.數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用〔M〕.北京:清華大學(xué)出版社,2005.

〔4〕李春葆,曾平.A ccess數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)〔M〕.北京:清華大學(xué)出版社,2005.

〔5〕劉淳.Visual FoxPro數(shù)據(jù)庫與程序設(shè)計(jì)〔M〕.北京:中國(guó)水利水電出版社,2002.

〔6〕王獻(xiàn)溥.建立生物多樣性保護(hù)信息系統(tǒng)的意義和途徑〔J〕.植物資源與環(huán)境,1996,5(1):48-53.

〔7〕朱建國(guó),何遠(yuǎn)輝,季維智.物種保護(hù)信息管理系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用〔J〕.生物多樣性,1994,2(2):82-87.

〔8〕國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.中國(guó)生物多樣性國(guó)情研究報(bào)告〔M〕.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1998.

〔9〕陳海昆,張瑞芳,張海燕等.數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展及其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用〔J〕.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,18(36):7818-7820.

〔10〕孫學(xué)剛,楊龍,孫翠青.甘肅省稀有瀕危植物數(shù)據(jù)庫及其信息管理系統(tǒng)研制〔J〕.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,4(38):471-477.

〔11〕潘文,唐玉貴.廣西木本觀賞植物數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)開發(fā)〔J〕.廣西林業(yè)科學(xué),2005,34(2):79-83.

〔12〕徐崇志,李青,劉文杰等.新疆植物信息資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究〔J〕.塔里木農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào),2003,15(1):14-16.

〔13〕王力,高飛,周俗等.青藏高原東南部天然農(nóng)業(yè)主要有毒有害植物數(shù)據(jù)庫及其信息管理系統(tǒng)的研發(fā)〔J〕.草業(yè)與畜牧,2007,134(1):1-6.

〔14〕岳建英,關(guān)芳玲,趙邑等.山西高等植物數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能〔J〕.山西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001,24(4):377-378.

〔15〕郭鴻英,孫超,儲(chǔ)蓉等.貴州省植物園珍稀瀕危植物數(shù)據(jù)庫建立〔J〕.陜西林業(yè)科技,2004,(3):67-70.94.

〔16〕陳燕,廖飛勇,李大鵬等.湖南省園林植物數(shù)據(jù)庫構(gòu)建初探〔J〕.山西林業(yè)科技,2008,(1):56-58.

〔17〕汪甜,吳思來,葉婷等.湖北后河國(guó)家自然保護(hù)區(qū)植物多樣性數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建〔C〕.中國(guó)植物學(xué)會(huì)七十周年年會(huì)論文摘要匯編(1933-2003).蘭州:中國(guó)植物學(xué)會(huì),2003.514.

〔18〕羅志萍,陳勇,朱子平等.湖北地區(qū)主要出口植物有害生物多媒體數(shù)據(jù)庫〔J〕.植物檢疫,2007,(1):18.

〔19〕葛云輝.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)及荒漠植物花粉形態(tài)數(shù)據(jù)庫的建立〔D〕.呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.

〔20〕孫學(xué)剛,楊龍,孫翠青.甘肅省稀有瀕危植物數(shù)據(jù)庫及其信息管理系統(tǒng)研制〔J〕.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,38(4):471-477.

〔21〕胡楊,李青風(fēng),李國(guó)棟.植物數(shù)字化檢索的V isual FoxPro解決方案初探〔J〕.內(nèi)蒙古草業(yè),2009,(4):8-12.

〔22〕熊曾剛,張學(xué)敏,陳建新.關(guān)于數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究及發(fā)展現(xiàn)狀的探討〔J〕.工礦自動(dòng)化,2004(1):17-19.

〔23〕梅清,黃慶炬.數(shù)據(jù)庫新技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)〔J〕.中國(guó)水運(yùn)(理論版),2006,4(6):129-130.

〔24〕玄冬梅.90年代數(shù)據(jù)庫技術(shù)展望〔J〕.圖書與情報(bào),1995(4):33-35.