中国生物多样性数据集专题 II 区论文(已发表) 版本 ZH2 Vol 3 (1) 2018.
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缅甸植物多样性数据集
A data set on plant biodiversity in Myanmar
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: 2017 - 09 - 30
: 2017 - 10 - 30
: 2018 - 02 - 01
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摘要&关键词
摘要:响应国家“一带一路”建设和中国科学家走出去战略,中国和缅甸联邦共和国(简称缅甸)双方在生物多样性领域开展了多方面的合作。为支撑中国科学院东南亚生物多样性研究中心开展植物学相关研究,中国科学院昆明植物研究所信息化团队通过数据集成技术,将分散在世界各信息平台关于缅甸植物多样的数据进行了系统的集成、清洗和整合,构建了缅甸植物多样性基础数据集,内容包括缅甸植物基础名录、生物性状描述、标本采集记录和文献报道等。本数据集包含了缅甸约1.5万余种植物的相关生物多样性数据45.73万条,并开发了信息服务平台,其集成的科学数据服务将为缅甸植物学科研工作提供数据支撑。
关键词:缅甸;植物多样性;科学数据;多源数据集成
Abstract & Keywords
Abstract: In response to the Belt and Road Initiative and Chinese scientists’s “Going-Out Strategy, China and Myanmar have extensively cooperated in the field of biodiversity. In order to support the Southeast Asian Biodiversity Research Institute of Chinese Academy of Sciences to carry out botanical research, the informatization work team of the Kunming Institute of Botany CAS has constructed a data set and developed an information service platform of plant biodiversity in Myanmar. The data set has systematically filtered and integrated most of published biodiversity data and information scattered in different platforms in the world. It contains information on plant lists, chorography, specimen records and related literature. This data set covers about 15 thousand plant species in Myanmar, with 457.3 thousand data records in total. This integrated data set is expected to support botanical research of this region.
Keywords: Myanmar; biodiversity; plant; heterogeneous data integration
数据库(集)基本信息简介
数据库(集)名称缅甸植物多样性数据集
数据作者何延彪、庄会富、王雨华
数据通信作者王雨华(wangyuhua@mail.kib.ac.cn)
数据时间范围1800~2017年
地理区域缅甸及周边区域
数据量2 GB,合计总数据量45.73万条
数据格式结构化文本数据
数据服务系统网址http://210.72.88.243
http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/499
基金项目国家科技基础性工作专项(2013FY112600)
数据库(集)组成缅甸生物多样性数据集由8部分整合而成,参考的数据源分别是(1)BHL:Biodiversity Heritage Library—缅甸植物,数据量2 921 736条;(2)中国植物物种信息—缅甸植物,数据量2 013 806条;(3)中国种子植物—缅甸植物,数据量15 842条;(4)Smithsonian Institution—缅甸植物,数据量14 473条;(5)GBIF:Global Biodiversity Information Facility—缅甸植物,数据量141 764条;(6)云南植物志—缅甸植物,数据量153 396条;(7)eFloras中的FOC,英文版《中国植物志》的缅甸植物,数据量5 254条;(8)Tropicos—缅甸植物,数据量14 589条。以记载缅甸有分布为原则对上述数据源进行清洗和整合,完成缅甸植物多样性数据集,共有45.73万条数据。
Dataset Profile
TitleA data set on plant biodiversity in Myanmar
Data authorsHe Yanbiao, Zhuang Huifu, Wang Yuhua
Data corresponding authorWang Yuhua (wangyuhua@mail.kib.ac.cn)
Time rangeFrom 1800 to 2017
Geographical scopeMyanmar and its surrounding areas
Data volume2GB, with 457,300 data entries in total
Data format*.CSV
Data service systemhttp://210.72.88.243
http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/499
Sources of fundingChina Basic Research Project (No. 2013FY112600)
Dataset compositionThis data set consists of 8 subdsets, including: (1) Myanmar plants from the Biodiversity Heritage Library (BHL) (2,921,736 data entries); (2) Myanmar plants from the Database of Chinese Plant Species: Myanmar Plants (2,013,806 data entries); (3) Myanmar plants from Seed Plant of China (15,842 detail data); (4) the list of Myanmar plants from Smithsonian Institution (14,473 data entries); (5) plant diversity data of Myanmar from Global Biodiversity Information Facility (141,764 data entries); (6) the list of Myanmar plants from Flora of Yunnan (153,396 data entries); (7) Myanmar plants from the English version of Chinese Flora (5,254 data entries); (8) Myanmar plants in Tropicos database (14,589 data entries). We cleaned the above eight datasets of Myanmar plants using the principle of “distribution in Myanmar”, and got 457.3 thousand data entries. These data were then integrated to generate the dataset on plant biodiversity in Myanmar.
引 言
缅甸联邦共和国(简称缅甸)地处东南亚,是全球重要的生物多样性热点地区,也是全球生物多样性保护和研究的热点地区之一[1]。关于缅甸生物多样性的研究由来已久,形成了大量文献资料、科学数据记载[2],但因平台多、信息分散,迄今为止,缅甸还没有一部科学完整的植物名录和相关科学数据集,这给生物多样性保护和资源的可持续利用带来了巨大障碍。随着国家“一带一路”发展倡议和中国科学院“走出去”战略的持续推进,中缅双方在植物科学领域开展了广泛的合作。近年来成立的中国科学院东南亚生物多样性研究中心,为实现缅甸在环境保护、植物资源可持续利用等方面提供科技支持。为支撑该研究中心开展植物学相关工作,中国科学院昆明植物研究所信息化团队通过数据集成和分析,将分散在世界各信息平台关于缅甸生物多样的数据进行了系统的信息整合。收集了全球各大信息服务平台中关于缅甸植物多样性的数据,主要包括标本记录、历史文献记载、周边区域已完成的植物志等多源信息,通过数据清洗、集成,结合物种区系分布,深度整合形成了缅甸植物多样性数据集,将为后续的缅甸植物多样性保护、研究和资源可持续利用提供数据支撑。
1   数据采集和处理方法
1.1   数据源的筛选
作为植物多样性最为丰富的地区之一,缅甸向来是国际上植物学的研究热点区域。基于植物区系与植物分布的地域分布连续性原则,项目组广泛收集了缅甸及其临近国家和地区的植物志、标本记录和相关记载,如《中国植物志》[3]《Flora of China》[4]《云南植物志》[5]等,以已发表资料中记录的“缅甸有分布”,为缅甸植物基础名录的确认依据。整合的资料有中国植物物种信息数据库、iFlora信息平台和中国种子植物数据库(光盘版);Smithsonian Institution发布的缅甸植物名录;eFloras中缅甸相关记载;GBIF(Global Biodiversity Information Facility)、BHL(biodiversity heritage library)等平台上缅甸相关的植物多样性数据[6-12]
1.2   基础数据清洗与整合
中国植物物种信息数据库内容涵盖了中英文版本的中国植物志和云南植物志,通过数据库后台项目组整合得到了1.1万条物种记录。
Smithsonian Institution—缅甸植物名录等信息平台的科技资料具有很高的参考价值,利用网络蜘蛛技术来抓取该目标站点数据,通过提取数据索引URL列表、下载网页数据、解析网页数据等流程获取了1.1万条缅甸植物名称信息。
GBIF:全球生物多样性信息基础设施,是由世界各国政府资助的开放数据研究基础设施,旨在为任何人提供任何有关地球上所有类型生命的数据。从GBIF站点下载的缅甸植物数据,是带格式的文本数据,通过专用的导入工具直接导入数据库。在导入缅甸数据集时,使用的是PLSQL Developer数据库客户端附带的文本导入器,完成了12余万条信息的整合。详细的数据源信息参见表1。
表1   数据集参考的主要信息源
信息源名称说明数据量(条)
Biodiversity Heritage LibraryBHL中关于缅甸分布植物的描述2 921 736
中国植物物种信息中国植物志中记载缅甸有分布的植物2 013 806
中国种子植物中国种子植物光盘中记载缅甸有分布的植物15 842
Sithsonian Institution植物名录Sithsonian Institution—缅甸植物名录14 473
Global Biodiversity Information FacilityGBIF信息平台中缅甸的植物分布信息141 764
云南植物志云南植物志中记载缅甸有分布的植物信息153 396
eFloraseFloras中记载缅甸有分布的植物信息5 254
TropicosTropicos中记载缅甸有分布的植物信息14 589
1.3   提取拉丁学名索引,构建缅甸植物参考名录
从结构化文本、半结构化的HTML格式等解析出来的相关缅甸数据,会存在一些异常值、特殊标记等,需要进一步对数据进行清洗处理。对于不确定的异常数据,挑出来由人工核对。从中国植物物种信息数据库、Smithsonian Institution–缅甸植物名录、GBIF中提取有关于缅甸的物种数据,形成3个子集。对子集的数据进行合并,合并的依据是拉丁名字段(包括属名、种加词、种下等级加词)。如果是同一个拉丁名,则合并,合并之后标记来源。如果在原子集没有对应的拉丁名,则作为新的拉丁名,并标识从而完成了GBIF、中国植物志、云南植物志、Smithsonian Institution—缅甸植物名录等多源资料的聚合,形成相对全面的缅甸植物参考名录。
1.4   集成关联数据,构建缅甸植物多样性数据集
数据集成关联数据主要包括:
(1)以拉丁名为数据集主键
以上述缅甸植物参考名录为索引,以简化的物种Latin名称为主键,关联BHL历史文献数据、GBIF地理数据、植物志物种描述数据、物种经济利用等数据,从而构建信息全面的生物多样性数据集。
(2)对不同分类系统,拉丁名为异名数据的集成
针对数据源中存在不同分类系统,拉丁名为异名的数据情况,本数据集做了如下处理:
建立正名与异名对应关系数据库,主要来自于中国植物物种信息、eFloras.org中正名与异名对应关系数据,这样可以解决数据集中使用异名的问题。
在数据关联处理过程中,一个物种使用拉丁异名来实现连接时,与拉丁正名的对应关系,转换为通过拉丁正名来实现连接。
本数据集是从物种层次集成,通过拉丁正名—异名对应关系来处理不同的数据集集成问题,所以对于使用不同分类系统的数据集在物种层次影响不大。
本次收集到的拉丁正名—异名关系数据只涵盖了部分数据,今后还将收集全面正名—异名关系数据,如集成来源于species2000、EOL、UBIO的正名异名关系数据,可以大幅提高物种数据的集成度(通过拉丁正名或者异名来关联集成不同数据源的数据)。
(3)拉丁名规范化处理(包括拉丁正名和拉丁异名)
数据集集成的关键点在于各子数据集的拉丁名遵守同一规范。因不同的子集会有不同的拉丁名格式,有的子集里面的拉丁名属名与种加词之间可能有2个空格,有的是一个;有的带有作者名,有的不带作者名,并且作者名还完全有可能不同,可能是简写的,也可能是全拼的。此次集成采取的是简化Latin名称的办法,只保留拉丁属名、种加词和种下等级加词,最大可能保障关联与匹配的准确性。
整合完成的缅甸生物多样性数据集包含物种名录信息1.5万条,物种描述信息1.7万条,生物多样性GBIF基础数据14.17万条,其他BHL文献信息近30万条,数据量约2 GB。数据集成框架如图1。


图1   缅甸植物多样性科学数据集成框架图
注:对收集到的各个数据源,对应数据拉丁名进行标准格式化,通过物种拉丁名关联集成BHL历史文献数据、GBIF地理数据、植物志物种描述数据、物种经济利用等数据;智能解析人工标引,提取各个数据源中数据标签,为数据集搜索服务提高可用性。
1.5   信息服务平台的开发
为方便科研人员查询和下载基础科学数据,项目组完成了“缅甸植物多样性信息平台”站点的开发,站点以一种简单、易用、快速的方式,提供智能搜索服务(图2)。解决了多个数据合并后存在的数据字段及类型众多、用户难以选择搜索类型的问题,增加了数据使用的易用性。同时,随着数据用户的反馈,以及新知识的不断出现,也有利于本数据集的及时更新。信息平台提供了统一的搜索窗口,程序根据用户输入智能判断可能的类型,并给出提示列表和搜索结果。平台支持数据检索、浏览和数据下载导出服务(需注册)。对于BHL、GBIF和eFloras等外部数据,平台仅提供数据链接,详细数据用户需到各平台自行查询。


图2   缅甸植物多样性信息平台主页
2   数据样本描述
以检索“大百合 Cardiocrinum giganteum”为例,结果页面给出聚合的数据源列表,包括中国植物志、Flora of China、中国种子植物光盘,以及BHL、GBIF的相关数据链接。点击可直接跳转至详细数据页面。典型的数据其整合情况为:物种分类等级信息,包括物种的科属种等分类登记的中文名和拉丁学名,以及信息的来源出处;物种的英文描述主要来源于Flora of China;物种的中文描述,包括生境、海拔、国内外分布、是否引种栽培、标本情况等,详细数据样例参见图3。
3   数据质量控制和评估
本数据集是一个基于已发布数据源集成的应用,所以数据质量控制,主要基于探查数据内容、结构和异常[2]方面着手。重点探查的过程如下:
(1)数据异常,探查解析后的数据是否存在特殊标记,如HTML标记;
(2)字段解析,探查解析后的字段是否与原数据源相一致,最大程度上避免在解析后数据字段丢失的情况。
(3)随机抽查,发现可能的数据问题。
对于异常数据,字段解析错误的数据进行了全面排查(通过排查程序和人工查验方式),在最终集成的数据集中删除了异常和解析错误数据。集成后的数据集,与原始数据源的数据保持较高的一致。同时为保护数据版权,所有外部数据,在平台上仅提供索引和链接,均采用链接的方式提供给用户。
通过随机抽样统计,数据质量水平被评估为较高。通过清洗、标准化、集成整合后的数据能够实现较高的关联度,各个数据与源数据源一致性均在95%以上。


图3   物种信息详细页面展示
4   数据价值
近年来,生物多样性科学数据迅速积累,科研工作者面临的最大问题在于如何快速、精准地获取整合数据。海量数据分散在类型单一、离散、数据存储异构、标准规范不统一的信息平台中。与人们需要的多类型、多维度高度集成的数据需求不相符,所以如何聚合多源科学数据,并以此为基础构建满足科研需求的信息服务,将是以后科学数据库研究人员的工作重点。通过开展专业数据库和互联网信息数据的聚合,集成整合形成了缅甸植物多样性基础数据,如历史文献数据(BHL数据),地理分布数据(GBIF数据、中国种子植物数据),多种类型的物种描述数据(eFloras.org物种信息、中国植物物种信息数据库中的中国植物志、云南植物志数据),经济利用和保护等级名录数据(中国植物物种信息数据库中收录的相关数据)等,从而形成缅甸植物多样性大数据,可以初步展现缅甸植物物种多样性信息,可以有效支撑科研人员在缅甸开展植物学采集、考查、研究、资源开发利用等研究工作。
目前,国内还很少有针对热点地区的生物多样性综合科学数据集和信息服务平台。本数据集的构建、多数据源的集成等方法,可以为构建其他区域性或大尺度的生物多样性数据集提供参考。
5   数据使用方法和建议
本数据集和信息平台服务网址为http://210.72.88.243,在Science Data Bank中的相关链接地址为http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/499。相关页面与功能参考图3。整合数据的下载见“资源下载”栏目,网址为http://210.72.88.243/Data/DataBaseList。信息平台后续将完善数据分析功能,旨在构建功能完善的缅甸植物多样性信息服务平台。
致 谢
感谢中国科学院东南亚生物多样性研究中心杨雪飞博士在数据集制作过程中提供的建设性意见和建议。
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数据引用格式
何延彪, 庄会富, 王雨华. 缅甸植物多样性[DB/OL]. Science Data Bank, 2017. (2018-01-19). DOI: 10.11922/sciencedb.499.
稿件与作者信息
论文引用格式
何延彪, 庄会富, 王雨华. 缅甸植物多样性[J/OL]. 中国科学数据, 2018, 3(1). (2018-01-22). DOI: 10.11922/csdata.2017.23.zh.
何延彪
He Yan-Biao
主要承担工作:数据库建设与信息系统的开发。
(1982—),男,云南省昆明市人,本科,工程师,研究方向为计算机科学。
庄会富
Zhuang Hui-Fu
主要承担工作:科学数据整合。
(1985—),男,山东日照人,硕士,工程师,研究方向为生物信息学。
王雨华
Wang Yu-Hua
主要承担工作:项目的策划与设计。
wangyuhua@mail.kib.ac.cn
(1970—),男,山东定陶人,博士,研究员,研究方向为民族植物学和生物多样性信息学。
出版历史
I区发布时间:2017年10月30日 ( 版本ZH1
II区出版时间:2018年2月1日 ( 版本ZH2
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中国科学数据
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