生物多样性信息收集、管理和分析

从1973到1994每年的鹰巢数量 Known bald eagle nests in Quetico Provincial Park, 1973-1994
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数据分析
¥ ² Ü È Ã Ó ³ Ã ¶ (¿ km 2) Nest density (per km 2)
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 '0-0.02' '0.02-0.1' '0.1-1' '1-5' '5-10' þ ´ ó Ð (km 2) º ² ´ ¡ Lake size (km 2) '10-30' '30-80'
É ê ö å ý ³ Ä · Ì Ê 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 2 1 0 2 2 1 0 1 0 2 2 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1
×å ý Ó Ì Ê 1 1 0 1 2 2 0 2 2 2 2 0 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 1 1 1 2 2 0 0 2 1 1 1 0
– 如有需要，运用重新分配原则
选择样地与样线
• 随机取样Random sampling • 分层取样Stratification sampling • 无样地取样No transect sampling
这块地如何随机取样？
Ruoergai
RANDOM NUMBERS随机数字
• 97748226950759293591459558155176231 32028441475803932499049258875622488 03473596035639567325321178089511215 46389391434568377299987886711846412 48166868255300697989440401246757433 39976369906298988542665289036081140 80899820700708950161053310236197736 84823784937788739305828766666324234 88366916942115369143206410
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数据分析
80 70
Number of nests
60 50 40 30 20 10 0 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 ê ú Ä ´ Ye 源自文库r
Ruoergai
STRATIFICATION分层取样
• 一大块儿或者几个小块儿？ • 几个小块儿更好 • 按照栖息地或者其他标准（按以往的 经验，有些物种分布方式不同）分区
无样地取样
• 适用于密度相当低的生物调查 • 最近个体法：随机取样，计算各最近取 样点之间的平均距离D，密度=1/(2D)2 • 中点四分法：4个象限内最近个体到样 点的距离的平均值D，再使用上述公式
数据内容—非生物因子
• • • • • • 水下光照 盐度 水化学分析 土壤特征 日照长度 湿度
数据内容—生物因子
• • • • • • • 植物 无脊椎动物 鱼类 两栖类 爬行类 鸟类 哺乳类
植物数量测量
• 密度：单位面积内的植物的数量 • 盖度：植被的覆盖程度 • 频度：含有某个种的样方数占全部样方 数的百分比 • 优势度：某个植物种的树冠大小或空间 体积在群落中的优势程度，一般用该种 植物的树冠盖度或茎基面积来表示 • 生物量：单位面积内植物的干重
地理信息系统（GIS - Geographical Information System）是建立在地球科学 和信息科学基础上的边缘科学。是地理 学、地图学、计算机科学、遥感等涉及 空间数据采集、处理和分析的多种学科 与技术共同发展的结果。
历史发展
• 它萌芽于本世纪60年代初 • 年代以来地理信息系统得到了空前迅速 的发展 • 世界各地的政府部门、商业机构、学术 团体已广泛地采用GIS，GIS已经成为一 大型的工业部门，逐渐成为社会经济体 系中运行的一个部分 • 我国的GIS起步较晚，从80年代初方开始
• 使用各种标记 • 一次标记，一次重捕N=Mn/m • 多次标记，多次重捕N=∑niMi/∑mi
其他方法
• 洞口计数法 • 粪堆计数法 • 活动痕迹计数法
GET TO KNOW YOUR ANIMAL OR PLANT了解动植物
数据管理技术的发展
• 人工管理阶段（50年代中期以前）
– 数据不保存 – 只有程序概念，没有文件概念 – 一组数据对应一个程序
GIS软硬件要求
• 硬件
– 随着Windows NT版本。P586，32M内存和较大的 硬盘（2G）配置的普通微机即可运行 Windows NT版本的ARC/INFO和ARC/VIEW。 – 全球定位系统（GPS）以及其它外围和辅助设备。
• 软件
– GIS软件（ARC/INFO和ARC/VIEW，IDRISI， SPANS，MAPINFO等） – 图像处理软件（IDRISI提供的功能或ERDAS等） – 数据管理软件（FOXPRO，ACCESS或DBASE等）
鹰巢密度和湖泊大小的关系（每km2湖泊面积） The relationship between bald eagle in Quetico Provincial Park nest density per km2 and lake size in Quetico Provincial Park
GIS地理信息系统
生物多样性保护导论
解 焱 中国科学院动物研究所
下次课程
12月14日：生态系统恢复原理和基础
生物多样性保护导论8：
生物多样性数据收集、管理和分析
解 焱 中国科学院动物研究所
数据收集
• • • • 日常观察和巡护记录 资源调查 出版物 群众汇报
数据内容—非生物因子
• • • • • • • 温度 降水 水深 水流量 蒸发量 风向风速 PH值
× ã µ µ ê ú Ä ´ Â Ý Ô · Ê ·Õ µ ³ Ñ Ê ·» ¶ ³ Ñ Ç ñ Ò ½ ² ¨ Ç ñ î ¯ ² ¨ Seganaga 1976 0 y y French Lake 1976 0 y y Russell Lake 1976 0 y y Sarah Lake 1976 0 y y Basswood - south part of Merriam Bay 0 y 1976 y Basswood - south part of Merriam Bay 0 y 1976 y Kawnipi - Island in Kawa Bay? 1976 6 b y Beaverhouse - east 1976 7 y y Birch Lake 1976 0 y y Birch Lake 1976 8 y y Sturgeon 1976 8 y y Three Mile Lake 1976 0 y y Mack Lake 1976 8 y y Minn Lake 1976 0 y y Basswood - Inlet Bay 1976 0 y y Basswood - Hawkins island 1976 0 y y Seganaga 1977 0 y y Pickerel Lake 1977 0 y y Wolseley Lake 1977 0 y y Wolseley Lake 1977 6 y y Sarah Lake 1977 0 y y Basswood - south part of Merriam Bay 0 y 1977 y Crooked Lake - North east in Thursday Bayy 1977 7 y Knife Lake 1977 7 y y Beaverhouse - east 1977 7 y y Birch Lake 1977 0 b y Saganagons 1977 0 y y Fern Lake 1977 5 y y Basswood - Hawkins island 1977 0 y y Pickerel Lake 1978 0 y y French Lake 1978 0 y y Sarah Lake 1978 0 y y Basswood - south part of Merriam Bay 0 y 1978 y Basswood - North Bay 1978 0 y y
• 文件系统阶段（50年代后期至60年代中期）
– 数据可长期保存 – 有了简单的数据结构 – 数据不再属于某个特定的程序
• 数据库技术产生于60年代
– 数据结构复杂 – 有较高的数据独立性 – 有简单的终端命令
数据库技术的基本概念
• 数据库（Database, DB）
– 存储在一起的相关数据的集合
动物数量测量
• 全部记数或指数
– 极少能够全部记数 – 依赖于从部分栖息地采集而来的样本 – 指数/种群大小=常数
• 精确性
– 总体估计比例的准确率是重复数字的平方根 – 因此要获得双倍准确率，样本数量就需要四倍！
• 了解动物——重要的第一步
动物数量调查
• 使用95%置信度进行准确表达 • 考虑需要调查什么
– 测量趋势 – 总数
• 巡视路线是否具有代表性
考虑偏差
简单举例： • 早晨所记数量要高于晚上 • 观测人员的能力不同 • 每天的观测人员不同 • 所用方法需要的前提没有得到满足
例如青蛙叫声
• 天气温暖时更频繁 • 青蛙更多，叫声更多 • 最大值
– 超过最大值，则无法分辨差异？
处理偏差
• • • • 根据观测时间，观测者，天气来分析数据？ 标准化—只是标准情形下进行 更正因子？ 运用随机数据安排实验点的分布
最近个体法
中点四分法：
TRANSECTS样带法
• POINT TRANSECT 点样带法
– 坐着等 – 圆圈
• STRIP TRANSECT 定宽样带法
– 宽度不变
• 不定宽样带法LINE TRANSECT线样带法（样 线法）
– 宽度可变 – 测定所见动物到样带的垂直距离
• 样方法
标记释放法 MARK RELEASE METHOD
• 数据库管理系统（Database Management System, DBMS）
– 是对数据库进行管理的系统软件，为拥护或应用程序提供 访问数据库的方法，包括数据库的建立、查询、更新及各 种数据控制
• 数据库系统（Database System, DBS）
– 是实现有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户 访问的计算机软、硬资源组成的系统
卡片记录
数据 录入 到表 格
¿ º ¨Å N-1-e N-11-e N-14-e N-16-e N-17-e N-17-e N-28-e N-30-e N-33-e N-33-e-2 N-37-e N-38-e N-39-e N-4-e N-43-e N-8-e N-1-e N-10-e N-12-e N-12-e-1 N-16-e N-17-e N-20-e N-23-e N-30-e N-33-e N-46-e N-55-e N-8-e N-10-e N-11-e N-16-e N-17-e N-19-e
历史发展
• GIS的应用已经替代了一系列传统的信息 管理、决策模式 • 应用于资源环境管理、农业估产、自然 灾害防治、交通通信系统设计和管理、 城市规划管理、经济决策以及商贸等各 个领域
GIS技术在野生生物和生物多样性 管理方面的应用
• 数据库技术
– 是研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软 件科学。
数据管理
• 卡片记录 • 地图标记 • EXCEL、FOXPRO、GIS
案例分析
• 加拿大Quetico公园白头鹰巢区景观 生态学分析
卡号：N-1-e 地点：Seganaga 记录时间：1976 年 7 月 20 日 是否找到巢穴：是 巢穴是否活动：是 见到成体个数：2 见到幼体个数：1 巢穴在什么树上：White Pine 调查方法：Canoe 记录人：David Sheppa