课题可行性论证报告.docx

1、课题可行性论证报告课题可行性论证报告课题可行性论证报告“九五”国家重点科技攻关计划项目中国可持续发展信息共享示范课题可行性论证报告课题编号: 97-925-02 课题名称: 自然资源信息共享示范 主持单位： 中国科学院 国家科学技术委员会一九九七年八月一、课题可行性论证报告内容1.课题的主要研究内容、技术经济指标1.1主要研究内容1.1.1 自然资源数据库的标准化、网络化改造本课题以现有物种和植被资源信息库、农作物种质资源信息库、森林资源信息库、自然保护区与生物多样性信息库、国土资源信息库、水文水资源信息库、地质矿产资源信息库和海洋信息库等八类自然资源数据库为基础并加以改造。根据相应标准和网络

2、环境下的信息共享的要求，在现有的各种自然资源数据库中，选择数据信息积累丰富、社会广泛需求和具备数据更新能力的资源数据信息库。 研究资源信息库数据的完善及补充方法，针对网络信息共享的要求，调整数据结构，按项目制定的数据标准化原则，加以改造和完善，使之成为中国可持续发展信息共享示范工程的基础资源信息。 空间数据与01课题所提供的基础地理数据共享底层平台进行配准。 1.1.2 研究和完善资源信息共享网络分中心开展网络分中心建设研究，制定网络分中心建设规划，完成数据源点与网络中心之间的通讯网络建设。 研制资源Internet主页(Homepage)和元数据库(Meta Database); 完成网络主

3、页与数据库的动态链接。 制定信息保密原则; 确定无偿和有偿信息范围。 1.1.3 开展资源信息应用分析软件的研制利用专家知识和数理统计分析方法对资源数据进行综合分析和加工, 提供资源保护和持续利用方面的决策信息。研制数据分析应用模型和数据处理系统。 依据共享数据信息库的专业类型，筛选、改进现有的各种模拟、预测、评价模型及决策支持系统，研制数据信息分析模型与管理模块，提高数据信息二次开发的价值和服务功能，使共享网络系统具有多方面的服务功能，更好地满足共享网络用户多方面需求。 1.1.4 数据加密与共享机制的研制根据数据的专业层次和可公开程度分别进行分级，对不同级别的数据资料进行适当加密和制订共享

4、原则与方式，使数据资料得到充分利用又不损害部门行业和国家的利益。1.2 主要技术经济指标3.1.2 国内外技术发展概况和国内需求3.1.2.1 国外概况国际自然保护联盟于 1983 年建立了全球最大的生物多样性信息服务机构，世界保护监测中心(WCMC)。 其目的在于对全球的自然保护提供信息服务和咨询服务，以保证自然保护策略奠基于正确的、可靠的信息基础之上。它的主要作用是把数以万计的物种和它们存在的区域环境数据联接在一起，因而它不但能从物种水平，而且能从生态系统水平提供大量的可信数据，作出各种宏观的评价。它最基本的功能是连续不断地收集、分析、解释和传播有关自然保护的数据和信息。它储存有关濒危物种

5、和当前及未来有潜在经济价值的物种的特性，它们栖息地的特点，以及相关的生态环境条件。WCMC 目前的数据库中有两类数据：1）结构性数据，如 79,000 种植物的编目。2）空间数据：如各物种的世界分布。空间数据组成生物多样性图形库（BML，或 Biodiversity Map Library）。目前图形库中的数据有：南亚和非州的热带雨林及其它生物群区（Biome）、全球性图形如植被气候及其它环境量、公园和保护区、地形及政区、南极信息、世界物种分布、世界湿地分布等。WCMC 目前主要进行以下几个方面的监测：1. 濒危动植物物种的监测；2. 野生生物贸易的监测；3. 保护区的监测。它的使用者除行政部

6、门以外，还包括国际上许多自然保护组织。WCMC 除根据使用者的要求提供服务以外，还定期公布了一些数据和报告，以提示各国和有关机构自然保护的新动态，促进自然保护计划的制订和实施。美国的自然保护组织 TNC (The Nature Conservency) 经过15年的努力已建立了一个综合性的生物多样性数据系统。其特点是动员了大量的科研人员参与建设和使用这个系统，从而形成了一个遍布全美各州的维护和用户网络。特别是近年来，在美国以外的一些国家和地区的机构也开始使用此系统，成为继 WCMC 之后的又一个较为成功的系统。与 WCMC 相比较，该系统的特点是建立了一套完善的、基于卫星遥感影像和实地定点调查

7、数据的生境监测分类系统，能对大区域的各生境类型作出快速评价（Rapid Ecological Assessment）。3.1.2.2 国内概况和需求全国生物学工作者在过去数十年中收集整理了大量的物种和植被资源数据，并在此基础上进行了深入的研究，产生了大量的植被和物种资源的历史和现状以及发展动态的信息。主要表现在如下方面：发表、出版了大量学术论文和专著，如中国植物志（75卷）、中国动物志（14卷）、中国孢子植物志（4卷）、中国经济动物志、中国经济植物志、中国植物红皮书（1卷）、中国植被、中国鸟类大纲、中国经济昆虫志（44册）。 收集、整理和保存了大量的动植物标本，建立了70多个植物园和数十个动物

8、园。据不完全统计，全国共有植物标本1100万份，动物标本500万份，微生物菌种标本25万份（株）。 在我国典型的生态系统分布地区，建立了数十个生态系统定位站，长期定点收集动植物及生态环境的数据，已积累了大量的生物多样性及环境监测数据。 根据各部门研究和管理的需要，已经开始建立不同性质和内容的生物资源咨询管理信息系统。如“八五”期间由世界银行贷款支持的项目“生物多样性研究与信息管理”所建立的中国科学院生物多样性信息系统。 但是，由于缺乏统一的组织、规划和管理，各单位的生物资源信息系统发展非常的不平衡，现有的数据和信息相当一部分没有进入计算机管理，已经计算机化的数据和信息由于缺乏规范性和完整性而不

9、能得到充分的利用，各单位信息相互封锁导致了大量的重复投入和浪费。鉴于目前我国的生物资源信息管理的现状，我们认为迫切需要建立物种和植被资源信息共享示范系统，以克服和打破实现信息共享的各种认为和技术的障碍，为最终实现全国范围内的生物资源信息共享提供经验。3.1.3 国内现有工作基础和条件中国科学院利用世界银行贷款和“八五”研究项目的支持，已建立起中国科学院生物多样性信息系统的雏形。在内容上包括了物种编目数据库、濒危和保护物种数据库、生态系统编目库、生态因子图形库、生物多样性研究模型库和决策支持专家系统库。各主要数据库的情况如下：中国植物物种编目数据库：包括28851个植物物种的代码、中文名、拉丁科

10、属种名等，共计字节数4991KB。 中国珍稀濒危植物数据库：包括388个保护物种的代码、中文名、拉丁科属种名、濒危状态、保护级别、地理分布、习性、气候类型、生态特征、群落特征、科研价值、濒危原因、保护措施等信息，共计字节数731KB。 中国经济植物数据库：包括油脂植物、纤维植物、蜜源植物、红花植物共计4500个经济物种的产地、用途、生境、习性、经济价值等信息，共计字节数2500KB。 中国植被图形库：400万分之一的植被区划图、气候植被区划图和植被类型图，共计字节数75MB。 动物物种编目数据库：包括2万个动物物种的代码、中文名、拉丁名、经纬度、海拔、地理分布等信息，共计字节数约5MB。 动物

11、保护物种数据库：包括150个珍稀濒危动物物种的名称、濒危原因和级别、国际国内保护级别、平均寿命、贸易情况、生境的气候、植被等因子状态、食物、天敌、生长活动等方面的信息，共计字节数20MB。 微生物物种编目数据库：包括6500个菌种的分类阶元、编码、名称（中文、拉丁）、模式产地、分布、生境、类型等信息，共计字节数3MB。 在人员和设备方面，中国科学院利用世界银行贷款和国内配套资金，已装备了十八套工作站和服务器，百余套微机，及数据库管理系统、地理信息系统等应用软件，专门用于生物多样性信息处理。并以国内外培训等方式培养了生物多样性信息系统建设、数据管理、建模、专家系统、统计分析、地理信息系统等方面的

12、业务骨干。据不完全统计，仅中国科学院目前从事生物多样性信息系统方面工作的人员就有二百多人，其中半数具有中高级专业技术职称。3.1.4 研究内容、技术关键点及达到的技术经济指标3.1.4.1 研究内容改造和完善现有的物种和植被资源数据库 1）本专题将完成如下数据库的改造和完善，使之达到网络共享的标准，实现上网共享：（1）中国植物物种编目数据库(5MB)。内容包括：物种名和代码等，共计425科、3909属、28851种。（2）中国珍稀濒危植物数据库(1MB)。内容包括：植物分类名称、濒危保护等级与类别、地理分布状况、濒危状况、地理生态条件、生长状况、保护价值以及有关保护方法与措施等，共计388种。

13、（3）中国经济植物（油料、纤维、蜜源、红花）数据库(2.5MB)。内容包括物种名称、产地、产期、产量、含油量、油脂化学成分、油脂化学物理测试性状、棉铃性状、纤维品质、花期、蜜与花粉性状、简要特性、病虫害防治等信息，共计2500种经济植物。（4）动物物种编目数据库（10.4 MB）。内容包括物种名和分类地位、原始文献、模式产地、生境、分布和资料来源等，共计14000个动物物种。（5）珍稀濒危动物物种数据库(36MB)。内容包括：物种的名称、濒危原因和级别、国际国内保护级别、保护措施、动物外观照片、动物分布图等，共计600余种珍稀濒危动物。（6）中国微生物菌种目录数据库细菌子库(2MB)。内容包括

14、：菌号、名称、分离信息、保藏单位、用途、培养基、保藏温度等，计1000株细菌。（7）革兰氏阴性杆菌编码鉴定数据库(5MB)。内容包括：编码、鉴定结果、补充实验等，计5000条记录。（8）1: 400万中国植被区划图形库(25MB)、中国植被气候区划图形库(25MB)。（9）微生物物种编目库(3MB)。内容包括：菌种名称、代码、定名人、分离基物、地名等，计达6500种。（10）厌氧菌、弧菌编码鉴定数据库(4MB)：内容包括编码、鉴定结果和补充实验等，共计4000条记录。（11）1: 400万植被类型图数据库(25MB)。（12）1: 100万植被类型图(250MB)。建立物种和植被资源信息共享系

15、统 建立物种和植被资源信息共享系统WEB服务器，研制物种和植被资源信息共享系统的因特网主页（homepage）和元数据库（Meta databases）及各种服务程序；确定数据库的共享范围和共享级别；制订有偿共享数据库的收费标准和管理措施；实现与网络中心的联接和网络访问界面程序与数据库的动态连接。建立快速生境评价系统 物种（特别是重要的经济物种和濒危保护物种）所处的生境或植被状态的监测是物种和植被资源利用和保护的重要环节。过去由于缺乏现代化的手段，人们无法迅速监测和评价区域尺度的生境和植被的状态。近年来3S技术的发展却为这一目标的实现提供了可能。快速生境评价系统正是将卫星遥感信息和地面观测信息

16、结合，利用计算机地理信息系统为分析手段，利用全球定位系统作为空间定位手段，通过遥感来迅速测定和评价生境和植被状态。3.1.4.2 技术关键点本专题的技术关键点在于如下方面：属性数据库的改造需要将所有原来在的微机DOS环境下的数据库应用程序移植到较高性能的平台（如工作站UNIX、微机WINDOWS下的数据库系统）上来。图形数据库的改造需要同时对数据格式和有关显示软件进行改造，使之符合网络运行的要求。 网络的连接。包括与网络中心的物理连接和网络查询界面与数据库的动态连接。 共享方式和范围的确定和管理措施的制定需要综合数据提供者和用户双方的利益、确保数据信息的合理流通和数据提供者的知识产权不受损害。

17、 快速生境评价系统的建立需要大量的数据和遥感、生态学理论研究的支持。 3.1.4.3 技术经济指标上述各项无偿上网共享的数据库总数据量不小于100 MB。 上网有偿共享的数据库总量不小于150 MB。 物种和植被资源信息共享系统通过运行检测。用户通过共享系统将可以实现远程登录访问，并能对系统的数据库进行不同权限的浏览、查询和下载。 快速生境评价系统软件及其使用指南说明。 3.1.5 攻关技术路线及实施方案本专题的工作分如下步骤进行：待改造的各数据库结构的确定和改造方案的制订：内容包括软件平台的选择、各子库字段和精度的重新确定、网上界面程序功能的确定。 各数据库用户对象的分类及共享级别和权限的制

18、订。针对不同级别的用户，设计信息浏览权限范围和收费标准。 共享系统服务器的建立和因特网主页的编写。元数据库的建立。 数据库管理程序的编制，调试运行和检测，使用帮助说明的编写。 数据库内容改造的实施（数据的重新组合、变换等）。 生境快速评价系统软件的研制、调试和检测，软件使用说明的编制。 有关系统管理人员的培训。 3.1.6 国际合作研究、调研、考察的必要性及可能性美国自然保护组织（TNC）、国际自然保护联盟(IUCN)、世界保护监测中心（WCMC）等在过去的数（十）年中，从事了大量的物种和植被资源数据库的建立和共享的实现。为本专题的实施提供了先行经验，很多方面值得本专题效仿。因此有必要组织专题

19、工作人员对上述单位进行考察。还可以聘请上述单位的有关专家来华讲学、培训和指导部分工作。3.1.7 与工程结合的可行性本专题的工作将与中国生态站网（CERN）计算机网络工程和中国科学院生物多样性信息系统（BRIM）工程同步建设，充分利用CERN和BRIM系统的资源。 3.1.8 完成后的技术水平本专题完成后，在物种和植被资源信息容量、管理界面的性能和功能等方面将达到国际一流水平。3.1.9 本专题直接技术经济及社会效益分析本专题的直接经济效益很难估计。物种的分类学信息可用于在重要物种的鉴别方面。一场真假经济物种的官司就是数百万元的经济价值，这样的案例并非罕见。更不用说那些经济物种的用途和价值方面

20、的信息了。本专题的完成的直接社会效益在如下几个方面：为广大公众提供物种和植被的科普教材。社会大众对生物资源保护意识的增加是生物资源保护的根本所在。 为分类学科研工作者提供原始的数据信息。科研人员可直接在网上查询他们所需要的分类学（物种）和生态学（植被）信息。 为国家可持续发展宏观决策提供定量信息。合理的、优化决策必将产生巨大的经济效益。 3.1.10 推广及应用前景本专题的经验将可以直接推广至中科院下属其他有关的生物学研究所，也可以加以适当改造后推广至全国其他的有关生物学研究机构。3.1.11 进度计划1997年：国内外物种和植被信息共享系统现状的调研、用户的需求分析、用户权限分类和确定、保密

21、和收费标准的制定、物种和植被资源信息共享系统的设计、数据库改造方案的确定、快速生境评价系统设计。 1998年：物种和植被资源信息共享网络系统的建设：服务器和服务程序的研制、元数据库的建立、数据库改造的实施、数据库管理程序的编制。无偿共享部分数据库改造完成、快速生境评价系统编程。 1999年：分布式有偿共享数据库改造，数据库管理程序的编制调试、网络的连接、建模分析软件（快速生境评价系统）试运行。 2000年：分布式有偿共享数据库改造完成、各有关数据库管理程序使用说明和帮助文档的编制、快速生境评价系统使用指南和帮助文档的编制。用户培训、专题鉴定。 3.1.12 经费分配方案及国拨经费开支计划本专题

22、经费见附表。3.1.13 攻关所必须的支撑条件本专题的实施必须有如下条件的支撑：充足的计算机软硬件设备：共享网络上每一节点至少必须有一台服务器； 本项目第一课题的总体设计和网络中心的技术支持。 3.1.14 承担单位选择方式及理由本专题的建议承担单位为中国科学院所属植物研究所、动物研究所和微生物研究所。因为：此三所的研究工作从理论上来说函盖了整个生物界。同属科学院系统，三所间发展相对平衡。 三所在物种和植被资源方面的研究，无论在深度和广度方面都可以说是全国之冠。 在物种和植被资源信息管理方面，三所为全科学院乃至全国之冠。中国科学院植物研究所是中国生物多样性信息系统的总中心和植物学科分部所在，而

23、动物研究所和微生物研究所分别是动物分部和微生物分部所在。在软硬件设备、人员配备方面，此三所在全国也是名列前茅。 三所在“八五”期间已经积累了大量的物种和植被资源数据信息。 中国科学院植物研究所是中国生态站网（CERN）的生物分中心信息系统所在。 3.2 专题02-02 农作物种质资源信息共享3.2.1 在该课题中，本专题研究目的及意义人类所需的营养75%来自小麦、稻米、玉米、马铃薯、甘薯和木薯等7种作物。所以, 农作物种质资源是人类赖以生存的重要物质基础。作物种质资源不仅为当前农业生产服务, 而且也为人类未来的生存和发展服务。因此, 作物种质资源研究工作在一定程度上将决定着未来农业的命运。19

24、92年6月, 联合国在巴西召开的世界环境与发展大会已将作物种质资源列为生物多样性公约的重要内容, 从而使作物种质资源研究工作进一步引起世界的高度重视。过去的近50年内, 我国以占全世界7%的耕地养活着占全世界22%的人口, 取得了举世公认的成就。然而目前我国农业正面临着严重的挑战, 尤其粮食问题仍然严峻。随着人口的不断增加和生活水平的提高, 人们对食品的数量和营养都有更高的需求。农业的集约化使作物栽培品种日趋单一, 遗传基础日趋狭窄, 作物抵御自然灾害和不良环境的能力大大下降。要解决这些问题, 最重要的措施是培育良种。实现作物种质资源信息的共享, 就可在更大范围内及时地为育种提供丰产、优质、抗

25、主要病虫、抗不良环境的优良种质信息，从而大大提高育种的效率。本专题研究的目的是：将现有的农作物种质资源数据库经标准化改造后联入国家网络, 实现农作物种质资源信息的全面共享, 提高农作物种质资源信息的标准化程度，提高农业部门为国家执行生物多样性公约做贡献的能力，提高为部门和国家决策服务的能力; 利用作物专家知识库和农业数理统计分析方法对农作物种质资源数据进行综合分析和加工, 提供资源保护和持续利用方面的决策信息。这对促进我国农业的可持续发展有着重要意义。3.2.2 国内外技术发展概况及国内需求3.2.2.1 国外概况1992年联合国制定和发布了全球生物多样性公约，许多国家纷纷制定自己履约的行动计

26、划，农作物生物多样性保护行动，包括信息系统建设，是各国行动计划的主要内容之一。发达国家充分利用先进的信息工具、手段和方法，充分收集、整理国家或全球的农作物生物多样性信息资源，不仅用以服务于国家或全球发展决策，而且用以促进农业科学和生物科学的研究。美国把种质资源信息系统的建设作为19921998年植物遗传资源研究的重点领域之一, 现已建成了覆盖全国的种质信息网络(GRIN), 并提供Internet查询服务; 日本农林水产省也已建成了拥有110种作物、20万份种质信息的植物遗传资源信息网络系统。联合国粮农组织(FAO)开始筹建全球种质信息及早期预警系统(WIEWS), 国际小麦玉米改良中心(CI

27、MMYT)、国际水稻研究所(IRRI)等国际研究机构也已初步建成了各自作物的种质信息网络, 以期实现全球种质资源的保护和信息共享。印尼、印度等发展中国家，也把农作物生物多样性保护积极纳入国家的行动计划，引进先进技术，建设相应的信息系统，促进数据综合分析，实现信息交流和共享。国际上许多发达国家还利用多媒体技术、统计分析和地理信息系统(GIS)等技术和手段来管理和分析大量的作物种质信息。美国已开始建立多媒体种质信息网络(WINGRIN), 国际植物遗传资源研究所(IPGRI)近来也开展了建立种质资源地理信息系统的研究。3.2.2.2 国内概况和需求我国对作物种质资源数据库的建设非常重视。80年代初

28、, 浙江、上海等省市开始建立单一作物数据库。从“七五”开始, 国家一直将农作物种质资源信息系统的建设列入国家科技攻关计划。经过十多年的努力，我国在作物种质资源数据采集、数据库和信息系统建设等方面取得了显著的成绩，为农业生产和科学研究提供了大量的优良种质信息。目前，国内外非常重视农作物种质资源信息, 农业部有关司局、全国各省市农业情报机构、农业科研单位及有关的企业纷纷要求获取种质信息或购买种质资源数据库。由于作物种质信息系统没有联网，也没有加入国家总网，用户虽然需求迫切，但是不能方便迅速地获得所需的种质信息。因此，急待改变现状，建立农作物种质资源信息网络系统, 实现种质信息的全面共享。3.2.3

29、 国内现有工作基础和条件从50年代开始组织了多次全国范围的农作物品种资源考察、收集，保存了30多万份作物品种(品系)的种子标本、数十万份穗、果(花)和植株标本。已出版中国各种作物的种质资源目录(约60册)，各种作物的品种志约20余册。建成了国家农作物种质长期保存库及复份库各一座、地方中期保存库15座、果树和多年生作物保存圃33处。通过“七五”和“八五”国家科技攻关, 目前已建成了拥有180种作物、35万份种质信息、800兆字节的中国作物种质资源信息系统(CGRIS)。CGRIS是世界上最大的植物遗传资源信息系统之一，包括国家种质库管理、国家复份库管理、国家种质资源圃管理、中期库管理、农作物特性

30、评价鉴定、优异资源综合评价和国内外种质交换7个子系统，近700个数据库, 112万条记录。研制成功了中国作物种质资源数据库管理系统、农作物品种系谱分析系统、植物染色体和同工酶图象分析系统、农业数理统计分析软件包、中国作物种质资源电子地图系统等多种软件。其中:中国农作物种质资源电子地图库提供了中国84种主要农作物及其各种类型种质资源的地理分布图及密度分布图, 可供农业、经济、环保、国土、气象等有关部门使用; 中国农作物种质资源基本情况描述数据库提供中国160多种农作物、30万份种质的基本情况, 主要服务于农业和生物多样性研究; 中国农作物种质资源特性评价鉴定数据库提供中国160种作物、30万份种

31、质的农艺形状、植物学形态、产量、品质、抗逆、抗病虫及细胞学信息, 主要服务于农业、林业、气象、环保等部门、生命科学研究及饲料和食品加工工业等; 国家种质库管理数据库提供中国农作物种质资源的保存、监测及管理信息; 国内外种质交换数据库提供引进及对外提供农作物种质资源的基本情况, 为国内外引种交换服务; 国家中期库交换种质数据库提供作物种质更新繁殖及分发等信息, 直接为作物育种和农业生产服务。 “九五”期间, 除继续扩建已有数据库外, 将研制农作物指纹图谱自动识别系统, 建立农作物主要栽培品种、骨干亲本及名、特、优种质的指纹图谱数据库, 供种子质量检测、品种认定、亲本分类及遗传多样性研究应用。目前, CGRIS已向57个国家和国际机构提供了种质信息, 总共向国内外提供了2100万个数据项值的种质信息, 产生了明显的社会经济效益。在“七五”、“八五”、“九五”国家科技攻关期间建成了由400多个单位, 2600多人组成的中国作物种质资源数据采集网络，有一大批既懂农业，又精通计算机的复合型人才, 为作物种质资源信息的共享奠定了良好基础。中国农业科学院已初步建成院局域网, 并提供网络信息服务。“九五”期间, 国家“金农”工程的启动必将进一步改善农业信息共享的网络环境。3.2.4 研究内容、技术关键点及达到的技术经济指标3.2.4.1 研究内容农作物种质资源数据库的标准化改造 本专