「2012 年植物資料標準推廣說明會」紀實

本文收錄於臺大農業推廣通訊雙月刊95、96期

文/國立臺灣大學森林環境暨資源學系 邱祈榮副教授、楊鄢如研究助理

在現今資訊發達的社會,有各種不同的軟硬體平臺,採用各式各樣的標準,然而此多元發展卻不利於資訊交換、運用,也由於異質性環境的限制,往往無法正確且完整的搜尋資料;就算取得資料,也可能面臨格式無法讀取的窘境。隨著科技的日新月異,網路技術快速地進步,透過共用性介面的 Web GIS 做地理資料查詢和使用,已是國際間一致努力的目標與方向;由於使用量的增加,對於地理資訊流通、分享與整合的需求也日趨迫切,而資料流通的基礎實為資料相關標準的訂定。因此,標準的擬定成為未來持續發展的關鍵因素。

植物是構成陸域生態系最重要的生物組成,不但提供人類維生的食物來源,也同時提供人類與動物庇護的生態環境,亦能提昇人類的生活品質。此外,不同的生育環境會生長出特定的植物,因此植物也能夠反映其生育環境的變化情形,成為反映環境變化的重要指標。關於植物資料的收集與應用起源非常地早,對於植物的觀察與系統性分類,也已有幾百年的歷史。植物資料中以植物標本與物種調查資料較為常見,但因其散見於不同單位與不同格式,彼此流通分享相當困難。

為促進植物資料的交流,減少無謂的重複調查,與提供更多植物資料相關資訊,方便植物相關資源的實務管理與學術研究,由行政院農業委員會林務局從 98 年開始進行植物資料標準之制定。植物資料標準可具體約制流通植物資料內容及結構,提昇植物資料的共享與直接應用,落實植物資料流通機制。基於各單位可依其業務需求而收集各種植物資料,植物資料標準除需描述植物資料之共同特性外,還必須具有可擴充之彈性,參考國際相關標準,一方面滿足資料開放格式之需求,另一方面也可因應不同種類植物資料之定義及國內外交流需求。植物資料標準已於民國 100 年公布實施。為推動植物資料標準加值應用,建置物種潛在分布預測模組,內建生態資源資料庫分組網站「跨單位物種查詢平臺」資料。

今年在行政院農業委員會林務局之支持下,於 7 月 2 日於行政院農業委員會林業試驗所辦理北區植物資料標準推廣說明會;7 月 17 日於行政院特有生物研究保育中心辦理中區植物資料標準推廣說明會,致力於推廣植物資料標準之應用及物種潛在分布預測模組,期能促成資料共享及應用。此次研討會之參加對象為「國土資訊系統」其他分組成員、政府機關、其他植物資料收集單位(如研究單位、學校、生態社團)、一般民眾等。

植物資料標準說明會之內容

第一節 植物資料標準介紹、建置歷程與成果

1. 介紹臺灣各植物資料庫

(1) 生物資源資料庫 Taiwan Biological Resource Database
(2) 臺灣本土植物資料庫 Database of Native Plants in Taiwan
(3) 林試所標本館標本資料庫 Herbarium of Taiwan Forestry Research Institute
(4) 塔山PBASE online 資料庫
(5) TAI 標本館應用系統 Herbarium, National Taiwan University
(6) 特有生物研究保育中心野生植物資料庫 Taiwan Wild Plant Database

2. 介紹植物資料標準

植物資料標準所定義植物資料分為植物個體與植物社會兩大部分:植物個體資料為在特定地點,進行植物標本採集或植物物種調查,紀錄其採集點位或調查點位之空間位置均可適用本標準之規範。植物社會資料為分析植物社會所設置的樣區,及其所進行的樣本調查資料,亦屬於本標準規範之範圍。

表達植物社會空間分布狀態,植群圖是一個有效的呈現方式,透過植群圖不但可以充分顯現植物社會的實際分布,亦可連結環境因子的圖層,提供植物社會的生態特性,展現植物社會分布的重要資訊。因此本標準依據行政院農業委員會林務局「國家植群多樣性調查與繪製計畫」國家植群分類系統所繪製的植群圖植群,納入標準範圍之內。

本標準定義的植物資料分為植物個體與植物社會兩部份:植物個體資料包含植物標本與物種調查資料;植物社會資料則包含樣區調查與植群圖資料,其內容如下圖一:

植物資料概念

圖一、植物資料概念 (來源:資料標準建置與應用—以植物資料標準為例。2012年臺灣地理資訊學會年會暨學術研討會)

3.植物資料標準的定義

植物資料標準定義為將各植物收集單位依其業務需求而收集各種植物資料標準化。內容為描述植物資料之共同特性,並且具有可擴充之彈性,滿足資料開放格式之需求。其制定是參考國際相關標準,可因應不同種類植物資料之定義及國內外交流需求。

4. 植物資料標準之標準格式

國土資訊系統標準制度目前選定地理標記語言 (Geography Mark-up Language, GML) 為實際流通資料之編碼工具。GML 是一個以 XML 編碼技術為基礎的語言,並可對於地理資訊進行模式化、傳輸和儲存。

5. 引用標準
植物資料標準之資料架構涵蓋空間資料、時間及屬性,本資料標準之內容,引用以下相關標準或辦法而訂定,包括:
(1) 國土資訊系統標準制度
A. 國土資訊系統標準制度制定程序須知
B. 國土資訊系統資料標準共同規範
C. 國土資訊系統詮釋資料標準
(2) 國際地理資訊系統標準
A. ISO 19103 標準-概念綱要語言 (Conceptual Schema Language)
B. ISO 19107 標準-空間綱要 (Spatial Schema)
C. ISO 19108 標準-時間綱要 (Temporal Schema)
D. ISO 19109 標準-應用綱要法則 (Rules for Application Schema)
E. ISO 19111 標準-坐標空間參考 (Spatial Referencing by Coordinates)
F.ISO 19115 標準-詮釋資料 (Metadata)
G.ISO 19118 標準-編碼轉換 (Encoding)
H.ISO 19136 標準-地理標記語言 (Geography Markup Language)

6. 植物資料標準之應用綱要

植物資料標準之目的為規定植物資料流通之標準格式,以於開放式地理資訊系統環境中應用。依資料特性分析觀點而設計之類別及屬性,包括「PLANT_標本資料」、「PLANT_物種調查」、「PLANT_樣區資料」、「PLANT_樣本資料」、「PLANT_植群圖」及「PLANT_植群單元」等類別(圖二、應用綱要之UML 圖),可記錄各類資料。

應用綱要之UML圖

圖二、應用綱要之UML圖(來源:植物資料標準草案)

7. 植物資料標準建置歷程說明

(1) 標準文件訂定流程

欲制定標準需先召開研擬小組會議,經第1 次專家會議、研擬小組會議等會議討論確認後,綜合會議成員之意見,完成標準文件初版。標準文件初版於第 2 次專家會議中提出討論,會議後經過團隊修正完成第 2 次修改版本,後依「國土資訊系統資料標準內容審查意見表」於自我檢核會議前提出自我檢核報告。自我檢核報告由林務局初審確認後,由團隊提出審查委員建議名單,經林務局確認同意後,正式邀請為審查委員,組成審查委員會,結合書面及審查會議方式進行複審作業,就標準文件內容配合審查意見修正、並經委員確認後,完成第 3 次修改版本(圖三、標準文件訂定流程),再由林務局提案至國土資訊系統標準制度審議工作小組。

標準文件訂定流程

圖三、標準文件訂定流程(來源:領域資料標準制訂程序參考手冊)

(2) 植物資料標準建置流程

依照行政院經濟建設委員會「國家地理資訊系統建置及推動十年計畫」及內政部「綜合規劃、標準制度及資料倉儲工作分組」各項標準制度推動規劃,辦理「生態資源資料庫分組」領域資料標準制訂及推動業務。為加強協調推動作業及促進相關資料之整合與流通應用,於 95 年度完成「國土資訊系統自然資源與生態資料庫工作分組設置要點」之頒訂,並自 96 年起配合經建會「國家地理資訊系統建置及推動十年計畫」,執行「自然資源與生態資料庫分組整合推動計畫」( 96 至 104 年),96 至 97 年間執行「自然資源與生態資料庫分組整合推動第一期計畫」,辦理各項整合推動議題整體規劃作業。

有關植物資料標準之制訂,97 年底已完成「植物資料標準提案計畫書」,並送交內政部「國土資訊系統標準制度推動及審議工作小組」進行審議,且於 98年 5 月 8 日由內政部召開之工作小組第七次會議中審議通過完成立案,並交由林務局負責辦理標準草案研擬作業。林務局業於 99 年 4 月提送標準草案交內政部審議,經「NGIS 標準制度推動及審議工作小組」第九次會議討論,於 99年 10 月 4 日由內政部資訊中心公告於標準網站供公眾評估,並於 100 年 8 月公告實施(圖四、植物資料標準建置流程)。

植物資料標準建置流程

圖四、植物資料標準建置流程(來源:國土資訊系統植物資料標準運用及推動作業(2011)成果報告書)

第二節 植物資料標準轉檔系統及物種潛在分布預測模組介紹及實作示範

1. 植物資料標準轉檔系統介紹

為使不同格式、類型之植物資料可成功轉為 GML 檔,故開發植物資料標準轉檔系統(圖五)。網址為:http://ngismap.forest.gov.tw:8080/plant/

植物資料標準轉檔系統

圖五、植物資料標準轉檔系統

植物資料標準轉檔程式之來源檔案皆有特定格式之限制,分屬於下列檔案格式:

  • 標本資料為林業試驗所植物標本館所匯出之 txt檔
  • 物種調查為生物資源調查資料庫所匯出之 txt檔
  • 樣區資料以及植群圖則為國家植群多樣性調查及製圖計劃所匯出之 xml檔

將植物資料按照上述檔案格式修改後,即可使用植物資料標準轉檔系統進行轉檔,將植物資料格式轉為 GML 檔。

2.  物種潛在分布預測模組介紹

為使各單位植物分布資料可共同加值應用,提高植物資料整合之誘因,促使早日達成資料共享及應用,開發物種潛在分布預測模組(圖六),此模組可以透過自行上傳植物資料(格式需為 GML 檔)進行物種潛在分布分析,也可直接使用內建資料庫之資料進行物種潛在分布分析(圖七)。網址為:http://ngismap.forest.gov.tw/plant_predict_model/

物種潛在分布預測模組

圖六、物種潛在分布預測模組

本模組之分布預測模式是採用最大熵演算法 (MAXENT),有別於統計迴歸法需「不出現」的物種點位資料,MAXENT 只用「出現」的物種點位資料搭配環境因子資料即可進行預測。而在本模組中已有內建物種資料及環境因子資料。

模組內建資料庫物種資料來源為林務局生態資源資料庫分組網站「跨單位物種查詢平臺」資料,物種資料共約一百餘萬筆,資料提供者主要為:

  • 中央研究院(生物多樣性資料庫,提供七萬八千筆)
  • 林務局(臺灣生物資源資料庫,提供五十九萬一千筆)
  • 林業試驗所(植物及昆蟲標本資料庫,提供八萬四千筆)
  • 特有生物研究保育中心(野生動植物調查資料庫,提供十二萬五千筆)

模組內建環境資料來源以提供全世界氣候資料的 worldclim 網站資料為主,並予以合成有意義的指數。該網站提供全世界 19 種的氣候資料。而地形資料來源為使用 MODIS ASTER 衛星資料轉成海拔高度,然後再利用 GIS 軟體算出坡向、坡度等地形因子。內建環境因子除了現有的資料外,尚提供 2050 年及 2080 年的氣候預測資料(圖七、圖八),可供使用者預測未來氣候變遷後之物種潛在分布結果。

除了預測物種潛在分布功能外,亦可透過不同年度間之分析結果,進一步計算出單一物種的脆弱度(圖九),利用物種現在分布預測結果與未來分布預測結果相除,則可得出此物種在未來的脆弱度。脆弱度的值越大,物種就越脆弱。

物種潛在分布預測模組分析結果頁面

圖七、物種潛在分布預測模組分析結果頁面

以臺灣雲杉為例

圖八、以臺灣雲杉為例,分別在現在、2050年、2080年的潛在分布預測結果

2080年與現在雲杉的脆弱度展示圖

圖九、2080年與現在雲杉的脆弱度展示圖

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