（考古学及博物馆学专业论文）关于我国自然博物馆生物标本数字化的方法研究.pdf

摘要 生物标本是人类认识世界物种及其生态环境的开始，是生物资源研究和保护 的重要科技资料。婢物馆是生物标本的主要收藏机构，围绕着生物标本，开展采 集、整理、鉴定和研究是博物馆基础性工作，在此基础上所获取的标本信息可用 于教育、科研、旅游和资源开发等方面，并实现博物馆服务于社会发展的总体目 标。 社会在发展，人类也在进步。当前，以原始形式保存的生物标本信息已经无 法满足人们对知识和信息资源获取数量和速度的更高需求。标本数字化将推动博 物馆数字化进程，扩大博物馆服务功能，满足同益增长的社会需求。 当今社会，随着数字化技术、网络技术等高新科技的飞速发展，加快了全球 博物馆数字化建设进程。我国自然博物馆数字化建设虽然起步较晚，但是发展迅 速。东北师范大学自然博物馆在国家科技部自然科技资源共享平台自然保护区 生物标本采集、整理整合共享试点项目的支持下，承担吉林省自然保护区生 物标本整理整合及数字化表达的课题研究。本文在总结生物标本数字化及标本 数据库发展的基础上，对自然保护区生物标本数字化过程进行了阐述，同时探讨 我国自然博物馆生物标本数字化的技术、方法和流程。试图为制定我国自然博物 馆生物标本数字化的标准和规范提供理论依据，并为博物馆标本收臧与管理研究 开辟新的领域。 关键词：自然博物馆；生物标本；数字化 a b s t r a c t b i o l o 皿c a ls p e c i m e n ，a st h ei m p o f t 柚tt e c h n i c a ld o c u m e n tf o rr c s e a r c h i n ga n d p r o t e c t i n g0 f b i o l o g i c a l r e s o u r c e s ，i st h e m m e n c ef o r h u m 柚b e i n g sp e r c c i v i n ga b o u t t h ew o r i d ss p e c i e sa n dt b e i re c o l o 面c a le n v i f o m n e n t m u s e u m ，w h o s eb a s i cw o r ki st o c o l l c c t ，l l a t e ，s t u d y 柚di d c n t i f yc e n t e r i n go nb i o l o 百c a ls p c c i m e n ，i st h em a i n c o l l e c t i o n so fb j o l o 西c a is p e d m e n o nt h eb a s i so ft h i s ，i 血肿a t i o no fs p e c i m e n o b t a i n e dc a nb eu s e df b re d l l c a t i o n s c i e n t i f j ct e s e a r c h t o u r i s ma n dr e s o u r c e d l w e 王o p 】l n e n m u e u ms e r v i c e sa l s o u l da c h i e v ej nm eo v e r a l 】g o a lo fs o c i a l d c v e l o p m e n t s o c i e t yi sd e v e l o p i n 岛s oa r co u r h u m a nb c i n g s n a w a d a y s ，r e s c r v j n go fb i o l o 酉c a l s p e c i m e no v e ro r i 西n a lf 0 珊n ol o n g e rs a t i s f yp e o p l e sh i g l l e rr e q u i r e m e n t sf o rt l l e q u a n t i t y 衄dp a c eo na c q u i 血g | ( i l o w l e d g c 柚dj n f o 姗a t i o nf c s o u r c c s d i 酉t j z a t i o no f s p e c i m e nw i l lp r o m o t et h ep r o c e 鹳o fd i g i t a lm u s e u m ，a tt h es 锄et i m ec o n t e n tt h e d c m a i l do fc v e r - d e v e l o p i n 譬s o c i e ty _ i i lm o d e ms o c j e t y ，w 油t h er a p i dd e v e l o p m e n to f h i g l lt e c i l n o l o g ys u c h 弱d i 醇a l t e d m o l o g y n e t w o r kc t c ，p l n c e s so fm u s e u m sd i 舀t i z a t i o nh 笛a c c c l e 阳t e ds h a r p ly t h e d i g i t a lc o n s t r u d i o no fd o m e s t i cn a t u r a lh i s t o r ym u s c u ms t a r t sc 0 巾p a r a 6 v e l yl a t e rl h 卸 a b m a d ，b u td e v e l o p sr a p i d l y u n d c rt h es u p p o r to ft l l es h a r i n gr e s o u r c cp l a t f o 肋o f “c o u e c t i n gb i o l o g ：i c a ls p e c i m e ni nt h en a t u r er e s e e ，c o o r d i n a t i n g 锄dc o n f 0 咖i t y t h es h a r i n gp i l o t ”w h i c hb e l o n 仨t ot h en a t i o 腑ln a t u f a ls c i e n c e 肌dt c d m o l o g y d e p 蜘c n t n o n h c a s tn o 邛凸a lu n i v e r s i t v sn a u 豫im u s e u m 弱s u m e st h er c s e 砌o f “0 0 0 r d i n a t i n 争c o n f o 皿i t ya n dd i 百t a lp e r f o 珊a n c eo ft h eb i o l o 百c a ls a m p l e si nj i l i n p r o v i ”t h ed i s s c n a t i o nd 印i c t e dt h ed i 虮i z a t i o n p r o c e s so fn a t u r a lb i o l o 西c a l s 锄p l 髂o v e rb a s i so ft h e 鲫m m 趾ya b o u td i g i t a ls a m p l e sa n dd e v e l o p m e n to fs 锄p l e s d a t a b a s e m e a n w h i l e ，山ca n i d ed i s c 吣s e dt h et e c h n o l o g y m e t l l o d sa n dp r o c c s s e so ft h e b i o l o g i c a is p e c i m e ni no l i rc o u n f i ya t t e m p t i n gt od e v e l o pt h ed i g i t a ls t a n d a r d s 锄d t h e o f c t i c a ib 觞i sf o rt h eb i o l o 西c a ls p c c i m e ni l lo u rd o m t i cn a t u m lp r o t e c t j n g 椭 a n d 口e a t en e wa r e a sf o rs p e c i m e n sc o l l e c t i o na n dm a n a 2 e m e n t k e yw o r d s ：n a t u r a lm u s e u m b i o l o g i c a ls p e c j m c 玎，d i g j t j z c 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东北师范大学或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 1 帅矿f 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东 北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论 文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：缝煎蛰 日期：丛篁：f ：； 学位论义作者毕业后去向： 工作单似： 通讯地址： 指导教师签名：缮、迎彩 日 期：趔： 电话： 邮编： 东北师范大学硕士学位论文 引言 博物馆收藏着有关人类及人类环境的见证物，以其特殊的语言实物，向人们展 示自然与人类社会发展的历史。博物馆由缪斯女神而得名，它呈现于世人的是高贵、典 雅，和非凡的魅力，这正是因为它保减着深厚的文化内涵。 从遥远的古希腊、古中国，博物馆走过了几个世纪的风华岁月，经过了漫长的发展 历程，来到今天，博物馆已经进入成熟。收藏、科研和教育，三大基本功能体现在当今 每一座博物馆身上。收集并保存文物和标本，通过科学研究挖掘藏品深层的科学价值和 文化价值，通过展示手段将知识散播出去，将文化传承给后人，这是博物馆一直以来的 光荣使命。 时至今日，科技不断发展，社会不断进步，博物馆同世界一同进入了信息时代。身 处于不断发展变革的环境中，感受到竞争与机遇并存。博物馆是信息的发源地，同时也 是信息的传播中心。要想在信息时代脱颖而出，博物馆就应该运用先进的信息技术和网 络技术，将馆藏资源信息加以数字化转换与保存，以确保信息的科学保存，同时实现信 息的快捷传送。 自然博物馆的收藏以标本为主，生物标本是人类认识世间万物的开始。自然博物馆 就是沟通人类与自然之间的桥梁，一方面它要保护丰富的生物资源，保存珍贵的物种信 息，另一方面它利用收藏到的标本信息资源传播科学知识，进行科普教育。又将辨证的 唯物主义传遍人间。自然博物馆实现上述使命离不开生物标本信息的高速传递。生物标 本数字化有助于自然博物馆实现当前之己任。 利用先进的信息数字化技术，将蕴藏于生物标本之中的信息进行数字化采集、整理， 形成可以在互联网传递的数字化标本信息，这是博物馆实现数字化的基础。我国自然博 物馆的数字化建设起步较晚，数字化建设还不完善，大多自然数博物馆目前的重点仍集 中在标本数字化和构建标本数据库的实践阶段，相关理论尚不成熟。因此，本文以博物 馆藏品管理和数字化相关理论作为基础，系统地介绍生物标本数字化一般方法，从数字 化专有词汇的解释开始，到生物标本数字化和生物标本数据库的发展历史与现状，再到 生物标本数字化的基本理论，在第四部分当中，结合我国自然博物馆的实际情况，以具 体案例的分析与研究探讨适合我国自然博物馆实现生物标本数字化的一般方法和流程， 为国内博物馆界尚未成熟的藏品数字化理论提供一点参考，同时为制定我国自然博物馆 生物标本数字化的标准和规范提供理论依据。 东北师范大学硕士学位论文 一、绪论 ( 一) 生物资源保护与生物标本 1 、生物资源及生物资源保护 人类文明、人类的生存和发展，归根结底，必须依赖于自然界各种各样的生物资源 和生态环境。生物资源是“自然资源的有机组成部分，是指生物圈中对人类具有一定经 济份值的动物、植物、微生物等有机体及由他们所组成的生物群落。”。它们是地球上生 物多样性的物质体现，它们对人类具有巨大的现实和潜在的价值。 然而，随着人类社会的发展，人类活动的不断增加，致使自然界生物栖息地遭到日 益严重的破坏，环境污染、温室效应、过度捕捞和猎捕等等，导致大量生物物种走向灭 绝或濒危灭绝的境地。自1 7 世纪初以来，世界上已经有8 3 种哺乳动物、1 1 3 种鸟类、2 l 中爬行类、2 种两栖类、2 3 种鱼类、9 8 种无脊椎动物以及3 8 0 多种植物从地球上彻底消失! 据科学家预测，在未来的几十年中，上百万物种将受到不可恢复的破坏，大约有5 以5 的物种在短期内面临着濒危灭绝的威胁。表卜l 所示受威胁物种的最低估计数字，实际 数量可能比评估的结果更多。 ( 表卜1 ) 世界上受到威胁的物种 表格米源：克里斯蒂昂生物多样性邱举良译北京：科学人文出版社7 3 页 生物灭绝意味着永远消失于自然界之中，不仅对生态系统影响巨大，最终必然威胁 到人类的生存和发展。因此，可贵的生物资源急需全人类的关爱与保护。 保护生物资源就是保护生物多样性最为丰富的、生态功能最重要、生物资源最集中 的自然资源和生态系统，也是保护动、植物的原生地。保护生物资源是保护人类赖以生 存的生态屏障，保护丰富的植被资源、海洋资源、森林资源等等。同时。自然资源保护 也是对物种遗传多样性的保护，对天然、优良的基因库的保护，这对农业、医药研究提 供丰富的资源支持。保护生物资源对涵养水源、维持生态平衡、调节气候、保持水土、 o 赵逢成，是跃蜂生物资源学，北京：科学出版扎2 0 0 2 2 3 2 东北师范大学硕士学位论文 防j x l 固沙稳定环境具有关键作用，同时对科学研究、社会稳定和经济发展都起到巨大的 支撑作用。保持生物多样性的可持续利用，不仅有益于当代人生存，更为子孙后代创造 得以生存的生活环境和物质基础。 2 、生物标本及其在生物资源保护中的作用 无论是埋藏于地层中的古生物的印迹、骨骼，还是在自然界中生存过的各类生物， 只要被人们发现，加上人们在当时当地的观测记录，最终都成为了记录生命的历史见证 之物生物标本。生物标本是生活在地球上和曾经存活于这个世界上的各种生物出 现、进化和灭亡的直接记录者，是包括人类自身在内一切生物物种之问相互关系的见证 物，是所有生灵与其生活环境之间相互作用、相互影响的真实史料，是其他各种文字记 录所不能取代的。 生物标本是人类认识世间物种及其生存环境的开始，它是生物资源研究和保护的重 要科技资源。以标本为依托的生物分类学研究，是自然遗产研究、生物多样性研究的基 础，诸如生态学、遗传学、新兴起的分子生态学等学科的研究都离不开标本和物种分类 的研究成果。 3 、收藏标本，传承文化 生物标本源于人们对自然界中生物资源的收集和保存，浓缩着漫长而复杂的自然历 史，折射出生物与环境发展变化的自然规律，它是承载自然文化的特殊物质。自然历史 类博物馆是生物标本的主要收集机构，肩负着传承自然科技和历史文化的重要历史责 任。 生物标本是自然历史类博物馆一切工作的物质基础，自然博物馆的建立始于对各类 标本的收藏、收集、制作、整理、保存标本一直以来是博物馆最重要的“基本职能”， 任何一座自然博物馆无不将收集和保存标本作为永恒的核心工作。许多著名的博物馆收 藏史都在百年以上，标本征集范围超越了国界，标本数量数以百万，乃至上千万。兴建 于英国盛世时期的自然历史博物馆以长达4 0 0 年的收藏史和拥有7 0 0 0 万件之多的收藏量 而举世文明；堪称世界第一的美国国家自然历史博物馆拥有各类标本多达1 2 亿件。基 于丰富的标本资源，博物馆内部管理、科学研究和对外的宣传教育活动才得以全面开展。 标本收藏是传承自然科学与文化的前提条件和基础，以生物标本作为中心，通过专 业解读、科学的展示、展览等方式进行自然科学知识的传承，教育于民，为科学研究提 供信息查询，实现博物馆的社会价值所在。全球化是当前社会的发展趋势，博物馆馆藏 资源同样需要实现全球化共享，这是时代赋予博物馆新的使命将珍贵而又丰富的文 化种子播散到世界的每一个角落。 3 东北师范大学硕士学位论文 ( 二) “数字化”的定义及生物标本数字化的发展历程和现状 1 、“数字化”专有词汇的定义 数字化从英文d i g i t i z e 翻译过来，是“使数字化”的意思，d i g i t a l 意思为“数字。 数字式”，的意思，也有“数字化”的含义。信息的数字化越来越为世人所重视。早在 2 0 世纪4 0 年代，信息论创始人仙农( 香农) 证明了采样定理，即在一定条件下，用离散 的序列可以完全代表一个连续函数。就实质而言，采样定理为数字化技术奠定了重要基 础。 当今时代是信息化的时代，数字化技术、网络技术走进了许多应用领域，尤其是与 信息有关的行业，出现了数字通讯、数字化电视、数字化电影、数字化图书馆等等。而 在不同领域中，“数字化”的定义有所不同。 博物馆是继图书馆之后开展数字化建设的领域之一，当前中外博物馆纷纷进入数字 化、信息化建设，然而博物馆学术界对“数字化”还没有统一的界定。我国学者陈宏京 在其论著中对“数字化”的定义做出阐释，数字化是“指把信息用电磁介质，按二进制 编码的方式加以储存和处理，把原先用纸张或化学感光材料记录和存储的事物藏品信 息，转变为用计算机存储和处理的信息。”。笔者认为这是目前国内博物馆领域比较科学 的定义。 博物馆数字化建设的核心是藏品的数字化，藏品数字化更确切地说是对藏品信息的 数字化。藏品可以分为藏品信息和藏品实体两个部分，“藏品实体”是存放在博物馆中 的，能够被看到、触摸到的实物，它具有不可再生性，具有重要的研究价值、历史价值。 而“藏品信息”则指脱离实体而存在的其发生发展过程中各个阶段的记录，及其自身性 质特征的记载。它常以文字、图像、音频、视频等形式存在，具有可再生性。通常所 说的藏品数字化是指藏品实体的形态信息、藏品文字、图像信息的数字化。 业内学者有这样的理解：“藏品信息的数字化是将规范后的信息以一定的模式编辑 成计算机系统应用软件，形成一个便于获取藏品信息的平台。”。笔者认为这个理解偏重 于藏品信息系统和信息共享网络的构建，属于藏品数字化的后期环节。而在此之前，利 用数字化采集技术和设备，通过直接或间接的方式获取藏品实体所随带的信息，并对获 取的数字化信息进行必要的处理和存储，这是标本信息的数字化采集和整理的环节，笔 者认为这些也是“藏品数字化”的必经过程，属于数字化的前期工作。本文所论述的“数 字化”研究是指生物标本一类的藏品信息数字化的采集、整理等环节，属于藏品数字化 前期工作。 生物标本是自然历史类博物馆的主要收藏品，生物标本信息实现数字化，就是将生 。陈宏京数，化博物馆的原理1 j 方法( 单机版) 卜海：复耳大学出版社2 0 0 2 ：2 蒜抹博物馆藏品信息管理系统建设韧探见：中国博物馆学会博物馆数字化专业委员会土编中国博物馆学会博 物馆数字化专业委鲢会成立大会暨首届学术研讨会论文集。北京；燕山出版礼。2 0 0 6 1 3 51 3 6 。i 可 4 东北师范大学硕士学位论文 物标本的信息以计算机可识别的数据形式获取、整理、保存，并形成标本信息数据库， 使之可以在收藏机构的局域网内为各个部门提供藏品信息调用、藏品管理、保管、科学 研究等使用，更能够通过互联网向社会公众提供减品信息检索、陈列展示、社会教育等 服务，为科研机构提供查询服务，实现标本资源的社会共享。 2 、生物标本数字化及标本数据库的发展历程 科研机构和社会公众对生物标本信息资源不断增长的需要促进了生物标本数字化 的进程。博物馆是重要的文化、科学信息传播场所，握有极为丰富的信息。然而日积月 累的馆藏资源和原始的藏品保存方式致使博物馆内部在藏品管理、保存和展示等手段等 诸多方面面临着越来越严峻的形势，常常会出现展出数量少、馆藏标本或文物管理无章 可循，保存档案大多数因是纸质材料易破损等问题，造成不同程度的资源浪费和流失。 博物馆保存的生物标本一直以来都是诸如生物分类学、生态学、遗传学等科学研究中常 用的基础资料，随着生命科学一个世纪以来的飞速发展，科研工作者和学生为研究和学 习之需查阅标本资料的数量和频率不断增多但是博物馆依然如初的传统检索和查阅方 式显然已经无法满足不断发展的社会需要，尤其是来自科研机构的需要。于是博物馆开 始寻找既便于馆内标本的保存和管理，又能提高标本资料对外检索和查询的新途径和新 方法。 1 9 3 6 年出现了最早的自动化生物标本标定系统，由g r a s s e l 设计提出，并在其论著 中对该系统做出详细描述。他采用机械检索打孑l 卡的方法提取了标本的相关数据。哈佛 大学生物学家l a r r ye m o r s e 在介绍生物分类学数据计算机辅助存储和检索时曾经提到 了这种系统，他说到“g r a s s l 提出的自动化标本标定系统比第一台现代数字计算机诞生 的时间还要早。”。随后美国北卡罗莱纳州农业与技术州立大学生物学家h i c k s 等人收集 了许多涉及植物标本收藏和管理的技术、方法等方面的文献资料，在他们精选出的论著 所编写的目录中也提到了g r a s s e l 的机械记录信息的系统。然而，这种标本标定系统只 具有理论基础，却未能在今后的实践中得到应用，不过人们寻找系统记录标本信息之路 由此打开。 2 0 世纪6 0 年代束到7 0 年代，电子计算机的出现和应用使得传统收藏机构中减品的保 存、管理和提供查询服务等诸多问题找到了最为适宜的解决方案。南非开普敦大学b o l u s 标本室管理员a v h a l l 充分肯定了计算机的巨大作用。他论述到“生物学家面临的最大 挑战是自然界极为丰富的信息，包括每种生物特有的形态结构、血族关系、生活习性 和行为方式等等。”，“传统的直接记录法已经无法使博物馆迅速对有关标本问题及时 快速地做出回答。博物馆和标本馆需要建立层次分明的标本目录系统，以适应各种需要。 而计算机正是实现标本系统编目和管理的最好工具。”9 英国剑桥大学教授j l c u t b i l l 设计的计算机系统已经运行了很长时间，该系统最 。l a r r ye m o r s e c 硼p u t p r a s s i s t e ds t o r a g ea n dr e t r i e v a lo ft h ed a t ao ft a x o n 衄ya n ds y s t e 衄t i c s t a x o n 1 9 7 4 2 3 ( 1 ) ：2 9 4 3 vh a l l m u s e u ms d e c i m e nr e c o r dd a t as t o r a g e 柚dr e t n e v a l t a m n ，1 9 7 4 ，2 3 ( 1 ) ：z 3 2 8 5 东北师范大学硕士学位论文 初的目的是根据某种划分方式，对生物标本藏品进行系统编目，如按照标本采集地点、 分类地位或者按照生物标本的综合形态特征等等，在此基础之上设计出的多种查询的藏 品目录。 2 0 世纪7 0 、8 0 年代国外收藏机构的标本档案中图像信息逐渐成为标本信息中的重 要组成部分。标本个体的图像信息具有与标本实体本身十分相近的真实性，给人直观的 感受，加入图像信息的生物标本档案极大的方便了科学研究工作者和学生对标本资源的 使用。许多具有一定规模的博物馆和标本室在建立标本档案时加入了标本的图像信息资 料，尤其是针对本馆具有重要意义的模式标本。哈佛大学标本馆的标本档案中较早地引 入了标本影像信息，从1 9 8 5 年到1 9 8 6 年间，该馆开展了馆藏标本图像信息的采集工作。 但在数字影像技术尚未发达的2 0 世纪8 0 年代，标本图像信息是以传统的单片缩影胶片 的形式加以保存的，这种标本图像数据为当时许多生物学研究机构提供了前所未有的便 利服务。 传统单片缩影胶片是承载图像信息的主要形式，但是其成本是十分昂贵，对于大多 数经费有限的中小型博物馆和标本馆来说，为馆藏的全部标本收录图像信息就意味着要 付出巨大的经济代价。在8 0 年代到9 0 年代这段时期内。世界上也只有少数大型自然博 物馆和标本馆采集和收藏标本图像数据。而对于标本信息使用者来说，想要获取标本个 体形态特征等信息，依然需要亲自进入博物馆查阅标本档案，或者直接调阅标本本身， 这一系列的查阅程序仍然需要耗费很多时间和精力，而且使用者直接调阅标本常常导致 标本受到损伤，这一问题在相当长的时期里一直未能得到很好的解决。此外，博物馆保 存的标本图像资源是十分有限的，每一份标本档案同时只能允许有限人次调用，因此实 际对标本的查阅很大程度上受到标本数量的限制，这对标本信息的传播起到了阻碍作 用。 藏品的保护和利用一直是令所有博物馆困扰的议题，如何在不伤害藏品或把对藏品 带来损害降到最低，而同时实现标本资源最大限度的利用，实现藏品巨大的社会价值， 这是博物馆界和博物馆学研究中一直有待探询和解决的问题。2 0 世纪8 0 年代，数字技术 和网络信息技术兴起并在短时间内飞速发展，它们逐渐渗透到人们生活中的各个领域， 正在悄然地改变着我们的行为方式，同化我们的传统思维方式，重塑我们的管理模式。 博物馆亦然，高新技术带来的巨大效益在博物馆界受到越来越多的认同，博物馆终于找 到了解决藏品保护和利用的有效方法。 在2 0 世纪的9 0 年代，数字技术、计算机技术、1 网络信息技术等高新技术开始渗透到 博物馆领域，世界各地的博物馆开始了数字化建设。计算机和信息网络技术最早出现在 美国，美国的博物馆因此占尽了天时地利的优势。1 9 9 2 年，美国电脑网络组织、研究图 书馆组织以及加拿大文化遗产信息网络等团体组成了“美国博物馆信息交换联盟”( 简 称c i m i ) ，许多世界上大型博物馆如英国自然历史博物馆、美国史密森研究院所属的各 个博物馆都加入了该组织。它们得到了政府的高度重视和大量资金支持，很多博物馆开 始进行数字化研究和发展。 2 0 世纪9 0 年代是生物标本数据库空前丰富和发展的阶段。许多自然历史博物馆和大 东北师范大学硕士学位论文 学中的相关研究机构的标本馆也纷纷建立了自己的馆藏标本数据库，这一时期的标本数 据库中不但标本数量有了大幅增加，而且标本信息的内容也丰富起来。中山大学生物学 家李鸣光、缭汝槐与美国计算机工程师x uz h a o r a n 在植物标本数据库与生物多样性研 究一文中详细记录了9 0 年代国际植物标本馆的数据库规模，收录标本数据最多的美国 密苏里植物园的t r o p i c 0 数据库被首先提及。该收藏机构经过2 0 年的不懈努力，9 0 年代 中期已收录近1 3 0 万份标本资料。此外美国史密森研究院的植物标本数据库经历3 0 余年 的发展，己收录了约1 0 0 万份标本资料，它们成为了当时博物馆界开展标本信息数字化 的成功范例。美国宾夕法尼亚州c a r n e g i e 博物馆的标本数据库始于1 9 9 1 年，到9 0 年代 后期已录入近2 0 万份标本资料。南非的p r e c i s 数据库( g i b b s r u s s e l l ，1 9 8 9 ) 也录 入了大量植物标本资料。 规模较小的博物馆主要以收藏地区性标本为主，它们是研究某一地区物种多样性的 重要数据源。虽然因相对较小的标本量而未被重视，但是一些中小型博物馆和标本馆也 受到了数字化的广泛影响，纷纷寻找合作伙伴，互通有无，共同开发标本数字化工程， 将分散的标本资料数字化，并集中起来充分利用。美国阿拉已马大学生物学家 a m c h a e lm a c r a n d e r 等人对美国南部和西部地区的小型标本馆建立的联合共享标本数 据库的情况进行过相关阐述。这类数据库中以电子数据形式记录的标本资料，易于异地 之间的传递，消除了以往为获取资料所必须跨越的地理障碍。例如由美国阿拉巴马大学 牵头，美国东南部地区各小型标本馆共同开发的植物标本信息系统s e r f i s ( s o u t h e a s t e r nr e g i o n a lf l o r i s t i ci n f o 珈a t i o ns y s t e m ) ，它起始于8 0 年代末，信息系统 的建立过程正是几个小型博物馆共同实现标本信息数字化的过程。 由美国加利福尼亚州大学8 e r k e l e y 分校牵头，为美国西部地区加利福尼亚植物标 本馆研制了标本管理系统s m a s c h ( s p e c i m e nm a n a g e m e n ts y s t e mf o rc a l i f o r n i a h e r b a r i a ) 起始于9 0 年代初，都致力于打造小型标本馆信息共享模式，开展数据库的 标准化及网络化的工程，它们树立了中小标本馆标本信息数字化的典范。 欧洲计算机和数字化进入博物馆的历史略晚于美国，但发展的速度并不逊色。2 0 世 纪8 0 年代，随着图像和多媒体技术的发展，电脑供应商向图书馆提供专门的图书电脑管 理应用系统的同时，也开始出现了向博物馆提供藏品电脑管理系统的供应商。 英国博物馆的信息化建设较为普及，信息化重点集中在博物馆藏品数据库系统、博 物馆日常管理系统。英国维多利亚与阿尔伯特博物馆的局域网内部的藏品信息内容翔 实，数据形式多元化。法国博物馆的藏品数字化工程更多的是在与厂商、研究机构和大 学的密切合作中推进的。值得注意的是从2 0 世纪9 0 年代初起，法国m o b y d o c 公司参与到 了博物馆数字化典藏系统的研发，现在该公司向包括法国、英国、加拿大等在内的5 0 多 个国家的博物馆提供数字化图像和多媒体系统。 与此同时，被喻为天然的自然博物馆的国家公园、自然保护区和植物园等机构，也 在开展着声势浩大的标本数据库的建设工程。例如英国拿家植物园自1 9 8 6 年开始研制 p a n d o r a 数据库，标本信息数字化工作也随之进行，经过近二十年不断的进步，已经形 成由标本采集到文献资料几乎无所不包的信息数据库。1 9 9 5 年皇家植物园邱园受英国国 7 东北师范大学硕士学位论文 会的批准建立起以“新千年种子库( m i l l e n n i u ms e e db a n k ) ”为核心的现代化种子库， 该数据库利用各种数字化手段采集并保存植物种子的相关信息，以支撑世界各地尤其是 干旱地区的植物多样性可持续利用的科学研究。据称到2 叭0 年，英国皇家植物园将收集 并保存来自世界干旱和半干旱地区的2 5 万种野生植物的种子，收集范围跨越5 0 多个国 家。而到2 0 2 0 年，“新千年种子库”收藏并保存的野生或经过驯化的种子数量将达到7 5 万种，这些植物种子数据资料为世界范围内的科学家和学生进行科研工作和学习提供巨 大的帮助。 我国是信息化建设较晚的国家，但近几年来发展迅猛。2 1 世纪之初，随着博物馆信 息化建设的展开，标本数据库的建设成为自然博物馆、标本馆信息化建设的重点工程。 一些科研机构借助自身的优势，加上国家相关政策和资金的支持，率先开始了馆藏标本 数据库研究和建设工作。 在国家自然科学基金和美国科学基金的资助下，中山大学植物标本馆于1 9 9 4 年与 美国阿拉巴马大学合作研制植物标本数据库，中山大学的部分标本数据已于1 9 9 5 年并 入s e r f i s 系统供网上查询。1 9 9 7 年，在国家自然科学基金的资助下，中山大学又与广 西植物研究所标本馆联合研制共享标本数据库。数据库当时已录入近1 0 0 0 0 份标本资料， 所开发的标本数据库查询系统能迅即提供某一地区所有已录入的植物标本的种名录，提 供某植物物种标本的采集地和采集时问；部分经节选的数据已上网供简单查询。 3 、国内外生物标本数字化研究及标本数据库的现状 ( 1 ) 国外生物标本数字化研究及标本数据库现状 2 1 世纪，标本收藏机构中进行的标本数字化和标本数据库建设已经形成了一定规 模。实践的同时，研究机构对标本信息数字化采集、标本信息系统的设计等诸多方面进 行了理论研究。 标本影像信息数字化是近年来的研究热点。国外自然博物馆、标本馆和科研机构对 不同种类的生物标本图像信息的数字化获取进行有针对性的研究。根据馆藏各类生物标 本的特征，探讨适合各类标本的数字化图像采集、后期处理等工作的科学方法。柏林植 物园与植物博物馆研究员w a l e r 等人论述了适用于植物标本图像采集的一般方法和所涉 及的技术。英国自然历史博物馆的p h i lh u r s t 和动物标本组的d a r r e l ls i e b e r t 针对本 馆收藏的鱼类模式标本总结出图像信息数字化采集和图像文件后期处理的方法。二维图 像信息能够比较真实地反映出近似平面的标本个体形态，而对于许多具有立体空间结构 的标本来说，三维图像是最为适合的表现形式。国外一些博物馆已经开始对某些标本进 行三维图像的采集工作，并对此方面进行了理论研究。阿姆斯特丹大学e t i 生物信息中 心的h u u bv e l d h u i j z e nv a nz a n t e n 等研究员以阿姆斯特丹动物博物馆的鸟类模式标本 为对象，研究适合立体标本的3 d 图像采集方法。在3 di m a g i n gf o rav i r t u a lm u s e u mb i r d t y p es p e c i m e n so ft h ez o o l o g i c a l u s e u ma i t i s t e r da i i l 一文中，对采集标本的3 d 图像 所需设备与技术做出了详细概述，并对图像管理、后期制作等工作的一般方法做出了全 面而细致的阐述。 8 东北师范大学硕士学位论文 数字化技术的不断进步，加之博物馆馆藏信息数字化理论研究的不断细化和深入， 促进了国外许多标本藏品信息数字化进程和标本数据库的壮大。著名的哈佛大学植物馆 收藏的生物标本现已超过5 0 0 ，o 0 0 0 份，是目前世界上收藏标本数量最多的十大标本馆 之一。哈佛大学植物馆联同相关的图书室共同构成了世界上规模最大的大学标本馆。从 该馆网站了解到，目前馆藏标本数据库系统中包含超过1 6 0 ，o o o 份植物标本档案信息 和l o o ，o o o 份维管植物、苔藓植物模式标本的相关文献资料。访问者可以在这里查找 到来自许多国家和地区的植物物种信息，只要在查询系统中输入正确的植物物种的英文 学名、关键字等，即可搜索到该种植物的学名( 属名+ 种名) 、别名、同物异名，以及 更高分类等级的名称。 欧洲许多国家的标本数据库也具有相当规模。荷兰收藏机构的标本数据库规模之 大，在欧洲堪称典范。荷兰拥有三大植物标本馆，即阿姆斯特丹标本馆( a m d ) ，莱顿标 本馆( l ) 和瓦格宁根标本馆( 1 】a g ) 。在1 9 9 6 年6 月1 9 9 8 年8 月期间三馆共同完成了 馆藏模式标本信息数字化及标本编目工作。为了更好地实现馆藏资源共享，三家收藏机 构共同组建了荷兰重要的植物标本中心机构荷兰国家植物标本馆。该馆组建后不 久，在实体标本馆的基础之上又建立起荷兰虚拟植物博物馆( n h n ) ，目前n h n 中已有 3 5 0 ，o o o 号植物标本完成了数字化。表卜2 所示该馆网站中提供的部分可供查阅的植物 标本的目录。 ( 表卜2 ) 荷兰国家植物标本馆部分数字化标本目录 收藏品目录j n i n 一分支机构4 收藏品数量 图像信息 模式标本l ju ，w a g 4 9 9 7 8 显花植物 番荔枝科植物l ，u ，w a g 3 7 4 8 8模式标本 大戟属植物 l7 2 8 6 7模式标本 兰科植物| l ( p p ) 2 1 i7 4 1 模式标本 木质标本i u 3 4 7 5 0 显微镜下切片 d eg o r t e r 标本室标本沁1 3 3 0 无 m e e r b u r g 标本室标本 l3 0 1 2 无 睁e r s 0 0 n 标本室标本 l8 3 7 4 无 世界各地植物标 s c h o i i l b u r g k 标本室标本 8 4 5 0 无 本 v o ns i e b 0 1 d 标本室标本l ( p p )2 4 7 7全部 喀麦隆植物标本 w a g2 2 5 1 2 模式标本 表格来源：h l 巾：f 张wn a l j 伽a a l b e r b a d 唧d l v j n u a 物n 曲1 h 咖 ( 荷兰国家植物标本馆标本数据库) 目前，国外许多自然博物馆、标本馆都在自己的互联网站中加入了馆藏标本信息查 询服务。通过互联网络，人们可以随时随地检索到收藏机构中海量的生物标本信息，信 息量巨大，内容十分丰富。然而各个数据库中标本信息的内容和形式各有不同。以美国 史密森国家自然博物馆的植物标本为例，信息内容包括植物标本的图像信息、标本收藏 9 东北师范大学硕士学位论文 信息、标本名称信息等。如图卜l ，卜2 ，卜3 所示。 图卜1植株花部特写图图卜2 植株个体形态结构图 卜1 图片来源： h t t p ：n h b a c 鲫i t i l 2 s i e d u 咖b b o t 盹b p 醒e s 咖n h b o t i 眦g e d i s p l a y p h p 9 i 功一2 9 6 8 证r e f t a b l e = e n m n h r e f i r n = 2 2 1 3 2 7 2 a 1 - u t m a = 1 1 5 9 5 0 1 0 2 1 6 9 2 1 4 0 0 7 0 1 1 9 1 4 1 8 5 0 6 1 1 9 1 4 2 4 5 0 1 1 2 0 5 8 1 5 7 3 7 4 址u t m z = 9 1 6 3 1 9 1 1 2 0 5 8 1 5 7 3 7 1 1 u t m c s r 钿n h s i e d u i u t m c c n 一( r e f e r m l ) i u t 眦们= r e f e m liu t m c c t = = r c d b d a t 8 b a s e s h t m l s i z e = 2 6 0 x 2 3 9 1 - 2 图片来源； h t t p ：n h b - a c 跚i t h 2 s i e d u e 耻 b b o t 盹b g e s 咖l l b o t 怕h e d i a p h p 9 i 功= 2 0 0 9 6 8 6 标本信息：条形码：0 0 0 8 4 6 1 6 分类目录：开花植物和蕨类植物 分类学名称：e u p a t o r i u mc o e l e s t i n u m 鉴定依据：原始出版物及模式标本 收藏者：p f 1 伽i n g 收藏时间：1 9 8 6 ，9 ，8 生物地理区域：美国东南部 省份州区域：哥伦比亚特区 图卜3 植物标本图像 1 3 图片来源： h t t p ：n h b a c 蛐i t 地s i e d u e 叫w e b b o t 髓b p a g e s 咖i l b o t d i s p l a y p h p ? i r n = 2 2 1 3 2 7 2 q u e r y p a g e 抛f e m 呻e b b o t w e b 忆f p 鲳e s 忱f 硼n h 眈f b o t 屹f q u e r y p h p ( 美国史密森国家自然博物馆植物标本数据库) ( 2 ) 国内生物标本数字化研究及标本数据库现状 进入2 l 世纪，国内各类博物馆的数字化建设发展迅猛。尤其是以收藏文物为主的人 文历史博物馆，数字化建设成效湿著。2 0 0 1 年1 1 月，教育部启动了“大学数字博物馆建 1 0 东北师范大学硕士学位论文 设工程 项目，重点支持北京航空航天大学、山东大学、复旦大学、四川大学等1 8 所大 学博物馆进行数字化改造。2 0 0 3 年国家博物馆学会成立了数字化专业委员会，由国家文 物局立项建立，数字故宫、数字敦煌、数字上海博物馆纷纷出现。 自然历史类博物馆数字化建设起步相对迟缓，但近几年间发展迅速。2 0 0 7 年，北京 自然博物馆在运行良好的馆内局域网环境的基础之上，全面展开馆藏标本数字化建设项 目。该馆在项目研究方法上首次提出由藏品物理信息的数字化和藏品管理的数字化两个 层面共同构成馆蛾标本的数字化的观点，并根据当前多数博物馆所具备的条件和面临的 问题，提出面对数字化进程的策略。此外，馆藏精品数字化及网络存取是该馆数字化项 目的创新之处，将藏品精品数据库通过w e b 服务器进行网络存储与查询，其目的是满足 网络用户对藏品信息浏览的需要。数字化项目包括有：建立标本数据库的建库规范、建 立馆藏标本档案的管理规范、建立馆藏精品的多媒体数据库，对外提供馆减精品的w e b 查询浏览。 国家对生物标本资源的保护与利用给予了前所未有的关注，投入大量资金开始资源 调查、采集、整理及数字化工作。“十五 计划期间，已经将标本资源作为国家重点自 然科技资源，并立项对生物标本资源进行标准化采集、整理整合，在此基础上构建国家 级虚拟博物馆，实现资源的社会共享。2 0 0 4 年，继“十五 计划后，国家科技部、教育 部、发改委和财政部又联合下发了2 0 0 4 年一2 0 1 0 年国家科技基础条件平台建设，其中提 出要进一步完善自然科技资源共享平台的建设，进一步提高资源加工、利用的数字化水 平和管理水平，完善网络化的服