（木材科学与技术专业论文）基于Web的世界主要商用木材信息查询系统的研究.pdf

摘要 本论文通过对国内外木材信息查询系统现状的分析与研究，以世界常用商用 木材特征性质为主要研究对象，在全面而系统地研究世界主要商品材特征性质的 基础之上，运用a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 技术、d r e a m w e a v e rm x2 0 0 0 、 s o l ( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ) s e r v e2 0 0 0 等开发工具，建立了基于w e b 的 世界主要商用木材信息查询系统，实现了按木材名称、木材宏观特征、木材微观 特征、木材物理力学性质等各类属性特征，关键字和多关键字的计算机查询检索 功能。 ( 1 ) 对现有商品材特征信息做了验证性的试验、补充性的试验和比较性的试 验，全面研究了商品材的特征性质，为数据库的科学建立提供了可靠的信息保障。 ( 2 ) 基于s o ls e r v e r2 0 0 0 数据库技术，结合木材本身的特征性质特点，建 立了世界主要商用木材信息查询系统的后台数据库。数据库选择7 5 科3 4 l 属， 一共4 6 0 种树种的特征性质信息录入。数据库内容涵盖了市场上主要商品材的特 征和性质资料，图文并茂。 ( 3 ) 基于a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 动态网页制作技术，运用d r e a m w e a v e r m x2 0 0 0 网页制作工具，结合木材本身特征性质上的特点，通过程序的编写建立 了世界主要商用木材信息查询系统的前端动态网页。本系统实现了按木材中文 名、拉丁名、英文名、地方名这四种方式的j 下向查询功能；同时还实现了按木材 宏观特征、微观特征、物理性质这几种方式的逆向查询功能。， ( 4 ) 基于w e b 数据库技术的基本原理，结合木材本身特征性质的特点，建立 的世界主要商用木材信息查询系统，实际的运行效果良好。 用户可以方便地、随时随地地通过互联网查询木材信息，这无疑为从事木材 研究、教学、生产、经营贸易等方面的人员提供了信息服务，也满足了相关学科、 行业工作者的实际需要，促进了木材科学与技术学科信息化的水平的提高。 关键词：商品材；信息查询系统；数据库；网络 r e s e a r c ho ft h eq u e r ys y s t e mo fm a i nc o m m e r c i a lw o o d s p e c i e si nt h ew o r l db a s e do nw e b a b s t r a c t r e s e a r c h i n ga n da n a l y z i n gt h ee x i s t i n gq u e r ys y s t e m so fw o o dc h a r a c t e ra n d p r o p e r t yi n s i d ea n do u t s i d e ，t h i sp a p e ru s e sa s p 、，d r e a m w e a v e rm x2 0 0 0 、s q l s e r v e r2 0 0 0t ob u i l du pt h eq u e r ys y s t e mb a s e do nw e bo fm a i nc o m m e r c i a lw o o d s p e c i e si nt h ew o r l d t h i ss y s t e mh a sr e a l i z e du s i n gw o o dn a m e 、w o o dm a c r o c h a r a c t e r 、w o o dm i c r o c h a r a c t e r 、w o o d p h y s i c a lp r o p e r t y t os e a r c hw o o d i n f o r m a t i o n ，w i t ho n ek e yw o r do rm o r ek e yw o r d s ( 1 ) v a l i d a t i n gt h ee x i s t i n gc o m m e r c i a lw o o dc h a r a c t e ra n dp r o p e r t y ，s u p p l y i n g t h en oi n f o r m a t i o nc o m m e r c i a lw o o dc h a r a c t e ra n dp r o p e r t y ，c o m p a r i n gd i f f e r e n t w o o ds p e c i e s ，a l lo ft h e s es u p p l yt h i sd a t a b a s ec r e d i b l ei n f o r m a t i o n 。 ( 2 ) b a s e do ns q ls e r v e r2 0 0 0a n dc o m b i n i n gw i t hw o o do w nc h a r a c t e r s ，t h i s p a p e rh a sb u i l du pd a t a b a s eo fm a i nc o m m e r c i a lw o o ds p e c i e si nt h ew o r l d t h i s d a t a b a s ei n e l u d e s7 5f a m i l i e s ，3 4 l g e n u s ，a n d4 6 0 s p e c i e s a i lo ft h e s ea r et h em a i n c o m m e r c i a lw o o ds p e c i e si nt h em a r k e tn o w ( 3 ) b a s e do na s p at e c h n i q u em a k i n gd y n a m i cw e bp a g e ，t h i sp a p e ru s e s d r e a m w e a v e rm x2 0 0 0t om a k ep r o g r a m st ob u i l du pt h eq u e r ys y s t e mo fm a i n c o m m e r c i a lw o o di n f o r m a t i o n t h i ss y s t e mh a sr e a l i z e dq u e r y i n gw o o di n f o r m a t i o n i ns e q u e n c e ，u s i n gw o o dl a t i nn a m e 、c h i n e s en a m e 、e n g l i s hn a m ea n dl o c a ln a m e ； a tt h es a m et i m e ，t h i ss y s t e mh a sr e a l i z e dc o n v e r s eq u e r y ，u s i n gw o o dm a c r o c h a r a c t e r 、w o o dm i c r o c h a r a c t e ra n dw o o dp h y s i c a lp r o p e r t y “) b a s e do nw e b ，t h i sp a p e rh a sb u i l du pt h eq u e r ys y s t e mo fm a i nc o m m e r c i a l w o o ds p e c i e si nt h ew o r l d t h es y s t e mi sr u n n i n gw e l l u s e rc a nu s et h i ss y s t e mt oq u e r yw o o di n f o r m a t i o no nt h ei n t e r n e ta ta n yt i m e a n d e v e r y w h e r e t h i ss y s t e m a n dn om i s t a k e p r o v i d e s s e r v i c e sf o rw o o d r e s e a r c h e r s 、t e a c h e r sw h ot e a c hw o o dk n o w l e d g e 、w o o dm e r c h a n t sa n ds oo n a t 1 a s t t h i ss y s t e mp r o m o t e st h ei n f o r m a t i z a t i o no ft h ew o o ds c i e n c ea n dt e c h n o l o g y k e yw o r d s ：c o m m e r c i a lw o o d ：i n f o r m a t i o nq u e r ys y s t e m ；d a t a b a s e ：i n t e r n e t 本学位论文知识产权声明 本学位论文是在导师( 指导小组) 的指导下，由本人独立完成。 文中所引用他人的研究成果均已注明出处。对本论文研究有所帮助的 人士在致谢中均已说明。 基于本学位论文研究所获得的研究成果的知识产权属于南京林 业大学。对本学位论文，南京林业大学有权进行交流、公开和使用。 研究生签名。蜘1 两 导师嬲：壮兄 日期： 2 。1 巧 致谢 本论文是在导师徐魁梧副教授的悉心指导下完成的。自论文选题，到方案设 计、方案实施及论文的撰写各个环节都倾注导师的精心指导和亲切关怀。导师循 循善诱的教学方式、精深的专业造诣、孜孜不倦的科研精神，慈善可亲的人格魅 力给予作者深刻的教诲和启迪，在此表示深深的敬意与真挚的感谢。 此外，本论文还得到了徐永吉教授、潘彪副教授、骆嘉言副教授、孙耀丽老 师的无私帮助和支持，令作者受益终生，在此表示崇高的敬意和真挚的感谢。 研究生期间，衷心地感谢我的家人及尤峰同学一直以来对我学业地理解和支 持，以及在生活上对我无微不至地关怀和照顾。 最后，向所有关心和帮助过我地老师、亲人、同学和朋友表示诚挚地谢意。 叶丽 2 0 0 7 年六月于南京 1 绪论 1 1 引言 当今的世界己经进入了以信息社会为特征的2 l 世纪，网络技术的发展和应用 改变了信息的分配和接受方式，人们己不满足于只在w e b 浏览器上获取静态的信 息，他们需要根据自己的要求查询所需的信息、通过网络发表自己的意见，w e b 动态交互技术应运而生。它是一项将w e b 与数据库结合起来的技术，不仅把w e b 与数据库的所有优点集中在一起，而且充分利用了大量己有的数据库信息资源， 使用户在自己的w e b 浏览器上就可以方便地检索和浏览数据库的内容。 木材作为国家建设的重要材料，是人民生活不可缺少的物质。然而，木材种 类繁多，材性变异大，分类鉴定是一项专业性很强的工作，通过工具书获取木材 信息又有诸多不便，致使很多从事木材贸易、生产、使用甚至研究部门的人员对 木材的树种、性质和用途等知识都缺乏了解，很难对木材资源做到合理的利用， 有的部门盲目进口，造成滞销、积压，而带来不必要的经济损失1 2 】。鉴于以上情况， 将w e b 数据库与木材信息结合起来，建立一个世界主要商品材信息查询系统，不 仅满足了木材行业工作者的实际工作需要，适应了相关专业人才培养的需要，同 时也为科学研究者的研究工作提供了方便。 本课题将w e b 数据库技术与木材知识结合起来，通过网络构建一种新型的木 材信息查询系统。这样，将减少木材鉴定及检索工作的步骤，同时大大提高分类 鉴定的效率；将更好地方便各行各业对木材知识的了解，扩大我国木材的国际贸 易，调整市场结构，改善我国木材市场状况及出口销售，促进我国对商用木材资 源的合理利用；同时也将大大地加快我国木材科学与技术学科信息化的进程p j 。 1 2 相关技术的发展状况 1 2 1 木材信息查询方法的发展 木材作为国民生产的重要资源，已运用在了我们经济生活的诸多方面。在实 际的工作和学习中，人们积累了大量关于木材特征及性质的宝贵信息，并创造出 了许多方便的信息查询方法1 4 j 。 ( 1 ) 检索表查询法：检索表是根据木材的构造特征，用简明扼要的文字，按 其共有特征和特殊特征，采用一分为二、正反( 有、无) 对比来查询木材信息的 方法。将比较稳定的特征摆在首位，然后从主要到次要，依一定的次序，系统地 顺次排列成对而编成的。应用时，从开始点按照分叉，逐级判断，最终查询到具 体树种【5 1 。 检索表查询的方法已经应用了很长时间，它编制方法简单、成本低、携带方 便，但如果树种多、篇幅大就会难于编写；抑或是某种树种特征要进行修改，就 需要对检索表重新编写，缺乏扩展性。 ( 2 ) 穿孔卡查询法【5 】：自1 9 3 8 年c l a r k e 介绍穿孔卡查询方法以来，许多国家 都普遍采用。穿孔卡就是把木材的全部识别特征排列在一张卡片周围，一个树种 制成一张卡片，卡片上的a 、b 、c 等作为分科用，将该种木材所有的特征上方 的小孔剪穿，一般剪成“u ”形缺口，不具有的特征不要剪穿。如具有的特征不 够明显的，则在“u ”形下划横线。当要鉴定某种木材时，用钢针以“穿挑分离 法”按该木材所具有的特征，顺次用钢针穿卡片上相应特征的圆孔，轻抖落具该 特征的卡片，留在针上的放在一边，将抖落的卡片叠好，又按第二个特征又进行 挑穿分离，逐级淘汰，直到最后几张，再与木材切片对比。此法具有随时增减、 修正、补充树种的特点，但树种数目过多时也是无能为力，且穿挑卡片较为繁琐。 ( 3 ) 识别卡查询法：贵州省黔南黎广益研究出木材识别卡，于1 9 8 1 年1 月获 国际专利权。通过制作定位卡、特征卡和木材种类编码表对木材进行识别。它类 似于穿孔卡识别卡法，只是穿孔卡以木材为索引，识别卡以特征为索引。该方法 具有识别准确、储存量大、适用区域广、体积小、经久耐用和操作简易的特点。 不足之处在于木材种类和识别特征受到定限制，难以实现模糊识别【6 j 。 ( 4 ) 计算机图像查询法：木材计算机图像识别法是借助生物显微镜把木材切 片反映在计算机上，再利用计算机的自动识别程序，即通过木材解剖图像自动识 别木材，把图像的显示纳入计算机自动的检索系统中，从而达到识别木材的方法。 它利用木材差别显著化的视觉化特征入手，利用计算机图像处理技术进行识别。 它建立在计算机图像处理技术之上，具有自动识别的巨大优势，但由于木材 本身的变异性很大，对软件设计的要求相当的高，目前这项技术运用于木材上还 处在不断探索的阶段，是木材识别未来的一个重要方向1 6 j 。 ( 5 ) 微机查询法：利用微机软件为木材的各种特征及性质建立数据库，利用 微机输入被检木材各种特征，经过对比、分析和判断，从而检索出其树种名称， 并提供详细信息资料【6 】。但是目前国内外建立起来的各种木材数据库只是利用数 据库本身的功能对数据进行处理，这样用户需购买数据库进行安装使用，不利于 数据库的维护，数据的扩充。而本文中研究的查询系统则无需用户对数据库做出 任何操作及维护，只需一台能上网的计算机即可实现数据的共享。 1 2 2 数据库技术的发展 从本世纪6 0 年代算起，数据库技术的发展经历了三个里程碑。第一阶段， 1 9 6 9 年i b m 公司研制了基于层次模型数据库管理系统i m s ( i n f o r m a t i o n 2 m a n a g e m e n ts y s t e m ) ，并作为商品化软件投入市场。第二阶段，6 0 年代到7 0 年 代初，美国数据库系统语言协会下属的数据库任务组d b t g ( d a t ab a s et a s kg r o u p ) 对数据库的方法和技术进行了系统研究，并提出了著名的d b t g 报告。该报告确 定并建立了数据库系统的许多基本概念、方法和技术，它成为网状数据模型的典 型技术代表；它奠定了数据库发展的基础，并有着深远的影响。第三阶段，1 9 7 0 年i b m 公司的e f c o d d 发表了著名的有关基于关系模型的数据库技术的论文一 “大型共享数据库数据的关系模型”1 7 1 。关系数据库理论和技术在7 0 至8 0 年 代得到长足的发展和广泛、有效的利用。 8 0 年代以来，数据库技术得到了快速发展，c s ( c i i e n t s e r v e r ，客户机 服务器) 系统成为网络架构的主流。它的特点是客户机向服务器发出指令，而数 据的储存和处理均在服务器上进行。在服务器完成对数据的处理后，将运算结果 返回给客户机，用户就可以利用安装在客户机上的应用程序对结果进行二次处 理。然而，随着大量复杂的应用程序运行在客户机上，c s ( c l i e n t s e r v e r ，客 户机服务器) 系统的管理和维护日趋繁琐，管理费用急剧增加。尤其对于那些经 常移动和位于远端的用户，客户机的配置相当麻烦，维护工作有很大的困难，人 们急切地渴望找到一种既能简单的访问信息，又能降低系统管理复杂性的新型计 算模式。 进入9 0 年代，i n t e r n e t i n t r a n e t 以及w e b 技术被普遍接受。它具有使用 简单方便，费用低廉；应用系统开发快捷；信息访问不受地理位置限制等特点。 这一切使得基于i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的计算环境被采纳和推广的速度比历 史上任何其他技术都要快。这就促使信息处理从原来的客户机服务器的计算结 构向网络计算转变。 计算结构重心的转移，模式的改变，对数据库服务器和应用软件服务器提出 了新的要求。一方面要求数据库必须能够支持越来越复杂的应用程序，必须能够 支持越来越多的用户。另一方面还要求数据库支持更多类型的数据，这些数据包 括大量结构化数据和大量非结构化的多媒体数据。同时要求有较快的查询速度和 较短的开发周期。于是出现了面向对象数据库和w e b 数据库等。随着计算机技术 和网络技术的迅速发展，促使计算机系统由集中式向分布式过渡。二级客户机 服务器模式以其独特的特点得到了广泛的应用，但随着应用系统的大型化以及用 户对系统性能的要求不断提高，其缺陷和不足越来越明显，能克服这些缺点满足 现代数据库系统建设需求的三级或多级客户机服务器模式随之产生。多种数据 库结构满足了不同应用的需求，适应了不同的应用环境1 8 。 网络技术的发展极大的促进了计算机技术的发展，目前发展最迅速的数据库 技术就是基于w w w 的数据库技术，即w e b 数据库技术。 数据库技术发展比较成熟，特别适用于对大量的数据进行组织管理，w e b 技 术具有较好的信息发布途径，这两种技术的互补性决定相互融合是其发展的必然 趋势。将w e b 与数据库结合起来，不仅把w e b 与数据库的所有优点集中在一起， 而且充分利用了大量已有的数据库信息资源，可以使用户在w e b 浏览器上方便地 检索和浏览数据库的内容，这对许多软件开发者来说具有极大的吸引力。 w e b 数据库技术采用三层或多层体系结构，前端采用基于瘦客户机的浏览器 技术，通过w e b 服务器及中间组件访问后台数据库。w e b 应用系统一般分为三个 要素：w e b 服务器及服务器端组件、数据库服务器、客户端浏览器。w e b 服务器就 是一台计算机，它使用i n t e r n e t 传输协议和i n t e r n e t 连接，向客户端浏览器发 送其需要的h t m l 文件。采用b s ( 浏览器服务器) 结构，前端是以t c p i p 协议 为基础的，w w w 服务器可以接受安装有w e b 浏览程序的i n t e r n e t 终端的访问， 作为最终用户，只要通过w e b 浏览器，各种处理任务都可以调用系统资源柬完成， 这样大大简化了客户端，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的 总体搁有成本一j 。 1 3 国内外研究现状 电子计算机的出现，为木材信息查询开拓了一条新的途径。国内外木材科学 工作者已进行了许多研究，并取得了可喜的成绩【1 0 】。 1 3 1 国外现状 约自1 9 7 7 年起，世界上利用微机鉴定阔叶树材。八十年代，一些发达国家都 相继开发出一些应用于木材信息检索的计算机软件包，如美国的g u e s s 、法国的 t w s 、英国的p r o s p e c t 、日本的i d e n t i f y 、澳大利亚的s p e c i d 、荷兰的m o r e l k s 等j 。1 9 8 1 年微机检索阔叶树材所依据的特征，由m i l l e ra n db a s s $ 4 定比较完 善的标准，经国际木材解剖学家协会( i a w a ) 审议通过，作为该会微机识别阔叶树 材的特征标准表。随后，w h e e l e rb a a s 及g a s s o n i j f l 以修定【1 2 i 。 1 3 2 国内现状 我国在木材信息化计算机化方面起步较晚，但也已进行了十几年的尝试，取 得了些可喜的成绩。其中，中国林科院木材研究所在这一领域取得了大量的成 果：1 9 8 2 年中国林科院张齐春等首先应用微型计算机研究“识别阔叶树材”。1 9 9 2 年，程放、杨家驹、刘鹏研制出东南亚阔叶树材数据库查询系统i i3 1 。1 9 9 5 年， 程放、王艳君、陆熙娴研制出木材综合信息查询系统( w b a s e ) ，系统收录木材 标本、木材译名、木材用途及木材渗透等方面的信息，共十二个数据库。2 0 0 0 年，程放、王艳君又研制出拉丁美洲热带木材树种数据库查询系统( l a t w d s ) ，系 统共收录了2 0 0 种拉丁美洲木材，存有每个树种的中文、拉丁文名称。中文、拉丁 文科名，商品材名称，地方名称以及相关的木材性质、木材解剖特征、用途及地理 分布的数据信息和6 0 0 幅木材解剖结构的图片信息i l ”。与此同时，西北林学院也 曾进行微机识别木材的研究。安徽农学院从1 9 8 6 年开展这方面的工作，1 9 8 9 年完 成1 4 6 种树种识别的软件，并撰写了中国主要商品材微机识别研究。1 9 9 4 年， 江泽慧等又完成了安徽主要商品材性质及用途的微机检索研究ij 2 。 然而，这些查询系统均是在m s - d o s 环境下操作运行，数据库为f o x b a s e + ，系 统语言专业化。这些对于普通的用户，甚至科研工作者在操作上使用上都是比较 繁琐深奥的。其次，系统为单机使用软件，用户须购买j 。可使用，费用昂贵且携 带不便，不利于推广。目前都只限于在专业性很强的科研机构使用。 1 4 研究的目的意义 我国的森林木材资源供给不足，加之近年来启动了“天然林保护工程”， 致使木材从资源上、品种上都更加地不能满足我国木材行业的发展需求，从而必 须要依靠大量进口木材来弥补供需缺口，随着进口量的同益增加，涉及到的新树 种也越来越多l l 引。然而，我国对这些木材树种还缺乏深入了解，同时这些进口 树木名称在世界各地也不甚相同，往往造成多木一名或一名多木的现象【i “。而 且商用木材的范围之广、种类之多使得在如此庞大的数据面前，传统的科名卡、 属名卡、产地卡和编号卡等各种标本检索方法因人工整理烦琐、查询复杂等因素， 不能满足当l i 的需要。同时，随着木材在现代生产、生活中的愈加广泛和高效的 应用，研究、教学、生产、经营等领域总是很频繁的用到某个树种的宏微观特性， 这就迫切的需要一种新的方法出现来解决当前的问题。世界主要商用木材信息查 询系统的建立便是立足于以上两点产生的。 本课题将w e b 数据库技术和木材知识相结合，建立一种较便利的商用木材 信息查询系统，有助于以多种检索方式对商品材的相关信息进行快速准确地检 索，有助于对木材构造特征及木材解剖学的研究，满足相关学科、行业工作者的 实际需要，对提高我国木材科学与技术学科的标准信息化也有着重要作用。 1 5 研究主要内容及方法 1 5 1 研究内容 1 对世界木材资源现状和发展趋势和木材市场流通消费领域进行深入研究， 我出常用木材，从而确定课题研究树种的范围。 2 研究商品材分类方法。对传统商品材分类进行深入研究，从而提出新的较 完善的分类方法。 3 对木材构造、性质、用途进行系统的研究和完善。 5 4 建立世界主要商品材信息数据库。综合分析商品材的各方面信息，根据木 材自身性质，为木材各种特征选择合适的字段，从而建立出合理的世界主要商品 材数据库ix ”。 5 设计在i n t e r n e t 上发布的关于商品材的信息检索系统： ( 1 ) 由商品材名称( 商品名或拉丁名称或英文名) 查询商品材的相关信息； ( 2 ) 由商品材的单一特点检索其信息，或由商品材多个特点联合检索其信息。 6 在本地计算机上实现对数据库的维护，包括商品材信息数据的补充、录入： 查询修改和备份等工作。 1 5 2 研究方法 1 比较法：通过对目前商品材分类方法的深入研究，提出适合本系统的商品 材分类方法。 2 图象法：采集木材宏观及微观图片。通过观察实验室现有切片和自主切片 相结合的方法，完善商品材信息。 3 量化法：为实现数据的查询，把木材各类特征进行数据化的量化处理。 4 模型法：建立基于网络的新型木材信息查询系统。 5 例证法：通过木材信息查询实例，检验系统的有效性。 商品材信息查询系统建立研究方法路线见图1 - 1 ( 1 s 1 。【2 1j ： 1 6 创新点 ( 1 ) 将w e b 数据库技术与木材知识结合起来，通过网络构建一种新型的木材信 息查询系统。 ( 2 ) 运用s q ls e r v e r2 0 0 0 建立的后台数据库采用c s 网络结构，有利于数据 库管理人员对其管理，从而使现有木材资料的长期保存、及时更新，便于远程查 询、对外交流，也有助于对商品材材性的研究，因而其本身也是对世界主要商品 材材性的一次整理和归纳的过程。 ( 3 ) 考虑到树种繁多和人们长期习惯，同树异名现象十分普遍，极易造成混乱， 所以该数据库可以特别通过输入木材的俗名、变种名对木材进行检索，而且，还 可以通过输入相关数据等相关信息查到相应资料，极大地提高了检索的便利性、 拓展了数据库在木材学中的应用领域。 6 图l 一1 建立商品材信息查询系统的技术路线 f i g 1 1t h et e c h n i q u ec o u r s eo ft h es y s t e m 7 2 世界主要商用木材特征性质的研究 建立商品材信息查询系统是以全面研究商品材特征性质为基础的。在对我国 木材资源现状和发展趋势、木材市场用材现状进行深入研究的基础上，来确定数 据库选择树种；通过查阅文献资料、市场调研、标本观察等方法对我国现有的商 品材进行深入了解，结合实验室现有木材实木及切片标本资料，获得丰富的树种 资料，对大量商品材特征性质进行直观的研究，为数据库合理、科学的建立提供 充分的信息资源。 2 1 树种范围的研究确定 对我国木材资源现状和发展趋势、木材市场商品材用材现状的深入研究，是 数据库树种选择的基础，也是初步确立数据库将实现的功能的基础。 2 1 1 中国木材资源及市场现状 中国是木材资源十分紧缺的国家，改革开放后，随着人民生活水平的不断提 高和居住环境的改善，建筑与室内装饰装修用材之需求量大幅上升。特别是我国 实施天然林资源保护工程后，用来制作家具、装饰材料、胶合板的阔叶树种主要 依赖国外进口，并且我国进口的木材及制品数量、金额逐年递增。中国经济快速 发展形成的巨大木材市场对热带雨林木材充满诱惑。 我固进口木材主要来自东南亚、非洲、南美洲及北美洲等地区，2 0 0 1 年我 国进口木材类产品折合原木7 7 0 0 1 0 4 m 3 ，耗用外汇百亿美元，其中胶合板1 6 8 6 x 1 0 4 m 3 ，锯材4 0 4 x 1 0 4 m 3 ，单板2 5 x 1 0 4 m 3 ，胶合板6 5 x 1 0 4 m 3 ，纤维板7 5 x 1 0 4 m 3 ， 纸和纸浆千万吨。木材是继石油之后第二大宗进口产品。近几年我国对木材的年 需求量约为3 6 5 x 1 0 8 i l l 3 ，供需缺1 2 约1 4 1 0 8 1 5 x i 0 8 1 1 1 3 ，每年进口木材3 0 0 0 x 1 0 4 5 0 0 0 x 1 0 4 m 3 ( 海关统计) 。而且进i ：i 各类木材及制品都有了进一步的提 高的趋势1 1 5 】。 东南亚是我国木材进口最重要的地区，有悠久的木材贸易历史。著名的柚木、 花梨木( 大果紫檀、缅甸紫檀等) 、紫檀木、乌木、坤甸铁樟、龙脑香科的柳安、 异翅香等均产自该地区。 非洲木材资源较为丰富，拥有众多优良的装饰装修用材。过去，我国进口非 洲木材的数量有限，1 9 9 4 年我国就从喀麦隆、加蓬、加纳、尼日利亚等国进口 原木约3 7 x 1 0 4 m 3 。近些年，用材单位直接在非洲设立木材加工厂，进1 3 大量木 材。如制造家具用的非洲紫檀、胶合板用的奥克榄、筒状非洲楝，制作地板用的 8 大美木豆、绿柄桑、缅茄、柚木，以及其他装饰装修用材。非洲已成为其我国主 要木材进口地区。 拉丁美洲拥有大面积的热带阔叶林，其中巴西是我国目前进口木材较多的地 区。据不完全统计，世界热带雨林面积的约4 0 分布在巴西。亚马逊流域富产 木材，树种达2 5 0 0 种之多，分隶1 1 8 科7 3 0 属。拉丁美洲生产的木材及制品近 年来已远销北美洲、欧洲和亚洲一些国家。进入我国的有地板用材，如蚁木、李 叶苏木、香二翅豆等数十种，同时还进口了一定量的建筑用材、家具用材。 北美、北欧木材对我国进口木材也有积极的影响，2 0 0 2 年仅北美洲进口的 木材就达2 0 2 亿美元，2 0 0 3 年达到3 0 0 亿美元。形成了互为进口木材及制品的 局面。 2 1 2 中国商品材分类现状 人们使用木材，一般是沿用树木的名称，但在实际工作中往往行不通，为了 生产和贸易的方便易行，木材归类很必要。归类就是把构造、材性和用途基本一 致的木材归为“一类”，并确定木材类别的标准名称即商品材名称。 目前我国的商品材主要来自东南亚、热带非洲、中南美洲、北美洲和欧洲的 很多国家，种类繁多，材性变异极大，因此木材市场的进口名称极为混乱，对于 大多数进口木材，我国原无定名，商家为了打开销路，往往“借用”消费者熟悉 的木材名称：或按木材进口时国外名音译；或因翻译名不好记，叫一个容易让市 场接受的名字。这种混乱的木材名称总是以次充好，妨碍了人们对木材的科学利 用，给健康的木材市场带来了不良的影响i l ”。 鉴于以上情况，多年来木材科学工作者通过对木材材性大量而艰苦的研究， 对流通在我国的主要商品材材性有了很深入的了解，为商品材科学的分类做出了 巨大的贡献。1 9 9 7 年中国主要木材名称( g b t1 6 7 3 4 1 9 9 7 ) 国家标准制定、 2 0 0 0 年红木( g b t 1 1 8 1 0 7 - 2 0 0 0 ) 国家标准出台、2 0 0 1 年中华人民共和国国 家质量监督检疫总局又批准了中国主要进口木材名称( g b t 1 8 5 1 3 - 2 0 0 1 ) 、实 木地板( g b t 1 5 0 3 6 1 1 5 0 3 6 2 2 0 0 1 ) 以及中国木材流通协会颁布的中国 市场常用进口材1 2 8 中木材名称来规范了进口木材的名称。 2 1 3 树种选择 通过以上分析不难看出，目前世界的商品材主要来自东南亚、热带非洲、中 南美洲、北美洲和欧洲的很多国家，种类繁多，材性变异极大。其次，目前的商 品材市场较为混乱，本论文将参考各类国家标准，规范地记载树种名称、材性等， 为使用者提供可靠的科学地木材信息。针对以上事实，本文中选择的树种大都来 自于主要商品材出口地区，采用标准规定的规范名称，记载了7 5 科3 4 1 属， 9 共4 6 0 种树种的特征信息及部分图像信息。 2 2 商用木材特征性质的研究 2 2 1 试验材料 材料主要来自南京林业大学木材标本室部分模式切片及木材实木标本。 2 2 2 试验仪器 宏观特征的观察设备：o l m p u ss z x l 2 体式显微镜； 宏观图像采集设备：尼康c o o l p i xs 3 型8 0 0 月相素数码相机； 微观特征的观察设备：o l y m p u sb x 5 1 系统显微镜和o l y m p u sd p t o 显微镜 数码相机( 如图2 一1 ) 。 图2 1o l y m p u sb x s i 系统显徽镜和o l y m p u sd p 7 0 显微镜数码相机 f i g 2 - lo l y m p u sb x 5 1o p t i c sm i c r o s c o p ea n do l y m p u sd p 7 0m i c r o s c o p ed i g i t a lc a m e l 8 2 2 3 试验的方法 在本研究中，借助以上现有的先进的试验设备，我将采用以下试验方法： 1 对于特征性质资料记载详细的树种，采取验证性的试验，以确保资料的准 确住与可靠性。 2 对于市场上出现但无资料或资料记载较少的树种，在试验中将通过标本采 集、切片制作与观察等方法，对树种资料进行补充和完善。 1 0 3 对针叶树材与阔叶树材、热带材与温带材等的特征性质进行比较研究，比 较其异同，以使数据记载具针对性和科学性。 4 完成木材宏观及微观图像的采集。 利用数码相机，进行木材实木标本弦切面或径切面图像的采集，将图像保存 在数据库中，使用户在实物鉴别上有图像信息的比对标准，结果如图2 2 、2 3 所示。图像采集过程中，主要采集径面或弦面具代表性的花纹图案，材色与实 木标本原色一致或接近。 图2 2 龙脑香 图2 3 剥皮桉 f i g 2 - - 2d i p t e r c a r p u ss p p , f i g 2 - 3 点u c a y p t u sd e g l u p t a 针对显微镜下观察具有视野范围狭窄、易造成跟睛疲劳且观察对象不能保存 等缺点，本文把显微镜光学系统下的组织构造图像传送到计算机，使之转化为数 字图像来进行观察。同时图片也将保存在数据库中，做为图像信息供用户使用， 图像采集过程中，横切面着重采集管孔类型、轴向薄壁组织类型、木射线宽窄等 特征：径面着重采集典型的木射线类型、内含物情况等特征( 如晶体类型、树胶 侵填体等) ；弦切面着重采集射线商度宽度等特征、导管问纹孔式、交叉场纹孔 式等特征。 图2 4 白格( 横4 0 ) 图2 5 木英豆( 径2 0 0 ) f i g 2 - 4d l b i z i az e r r u g i n e af i g 2 - 5x y l i ax y l o c a r p u s ( t r a n s v e r s e40 x)(radial 2 0 0 ) 将木材切片置于显微镜下，经显微镜得光学系统成像传送到c c d 或数码相机 l l 成像系统，使图像离散数字化后输入到计算机并保存。保存得图像在保证清晰的 i j i 提下，图像内容要避免央杂刀痕、污渍，且包含所有组织。采用目镜x 1 0 倍， 横切面选用物镜放大倍数以x 4 倍为主，少量为x 1 0 倍及x4 0 倍，纵切面图像x 4 0 倍为主。计算机图像采用分辨率为1 3 9 2 x 1 0 4 0 像素，文件储存为j p e g 格式。 同一树种的相同切面同一放大倍数下均采集2 到3 幅图像，以便比较。结果如图 2 4 、2 5 。 2 2 4 试验结果分析 在试验中对部分世界主要商用木材标本进行了宏观与微观的观察及描述记 载，并参考了大量文献记载后发现，商品材特征的描述中以下特征有着重要的作 用，将成为本数据库记载的重点： 2 2 4 1 木材宏观特征分析 1 早晚材区别 早材至晚材的转变和过渡有急有缓，树种间差异很大。早晚材变化的急缓是 识别针叶树材的重要标志之一。 2 心边材区别 在试验中发现，东南弧、非洲、南美洲等热带地区由于气候多变等原因，使 得木材内内含物异常多，以致木材大多心边材材色区别明显。 3 生长轮明显程度 温带和寒带树木在一年里，形成层分生的次生木质部，形成后向内只生长一 层，形成的生长轮称为年轮。但在热带，一年间的气候变化很小，四季不分，树 木在四季不断地生长，仅与雨季和旱季的交替有关，多以一年间可能形成几个年 轮。 4 管孔 除水青科水青树属和昆栏科昆栏树属等阔叶树材外，导管是阔叶树材独具的 中空状轴向输导组织。它在横切面上为大小不同的孑l 眼，称为管孔。它是阔叶树 材和针叶树材区分的重要依据。通过对管孔组合、分布、排列、大小、数目等来 识别木材。 试验中发现，热带材散孔材居多，它们结构较为细致，常做为家具材地板材 使用。环孔材常具漂亮的花纹，部分强度高，材性较好，也是优良的家具和装饰 用材。 5 轴向薄壁组织 轴向滓壁组织在针叶树材中不发达或根本没有，仅在杉木、柏木等少数树种 中存在，肉眼和放大镜中都不易辨认。许多阔叶树材中轴向薄壁组织却很发达， 1 2 是阔旰树材的重要特征之一。在横切面上，薄壁组织的清晰度和分布类型足识别 阔叶树材的重要依据。 6 ，内含物 内含物多在管孔和轴向薄壁组织中含有，主要类型有侵填体、树胶和沉淀物 等。内含物的多少、有无对区分木材有着重要的意义。试验中发现，热带木材内 含物丰富，而温带寒带木材内含物较少；有时树种中内含物的情况还是性质极为 相似的同属木材，区分种的唯一依据。 7 木射线 针叶树材的木射线极细，肉眼及放大镜下一般看不清，而阔叶树材中木射线 宽度、数量和高度在不同树种中区别明显，是识别的重要特征。有些商品材还具 宽木射线，在木材表面形成银光花纹，是好的装饰及家具用材。 8 胞间道 针叶树材中称树脂道，阏叶树材中为树胶道。试验中发现，具树胶道的针叶 树材大多是利用广泛的商品材；具树胶道的阔叶树材也呈现一定的规律，如重要 的商品材龙脑香科中，大部分树种具树胶道。 9 波痕 在阔叶树材的弦切面七，木射线和轴向分子整齐而规律的层状排列，用肉眼 观察，呈细的水平细线，形成布格纹，称为波痕。在很多珍贵的商品材中具有， 如红木类商品材。 2 。2 。4 。2 木材微观特征分析 i 阏叶树材 i 导管 导管分子是阔叶树材的重要分子类型，导管分子的穿孔、导管壁上的纹孔、 导管壁上的螺纹加厚、导管中的内含物等都是木材识别中重要的特征。 2 木纤维 阔时树材分子中木纤维占5 0 ，木纤维类型有纤维状管胞、韧性纤维、分 隔木纤维( 如图2 6 ) 、胶质纤维。其中纤维状管胞是标准的木纤维，其次生壁 内层平滑或具螺纹加厚，具螺纹加厚者多产于温带木材中；分隔木纤维是热带木 材的典型特征；胶质纤维是一种缺陷，见于很多木材中，为应拉木的特征之一。 3 轴向薄壁组织 在微观特征中轴向薄壁组织特征通常较明显，其分席形态是识别木材的重要 特征之一。在轴向薄壁细胞中根据树种不同，有时可含油细胞、黏液细胞、含晶 细胞等。 4 木射线 同一科、属的木材树种之间木射线常常具有相似性，它在区分木材树种科、 属上有重要意义。射线的宽窄、射线单列或多列或兼具、射线的组成( 同形、异 型种类) 及射线中的特殊构造( 如叠生、具油细胞等情况) 都是木材识别的重要 依据。 5 阔叶树材中的管胞 阔叶树材中仅少数树种有管胞存在，在区分部分树种中具有重要的作用a 环管管胞仅在栎木、按树及龙脑香科( 如图2 7 ) 等木材上可见，是快速 区分这些木材的重要特征。同样地，导管状管胞也只能在少数木材中可见，在木 材识别中有着特殊的作用。 图2 6 柚本的分骚木纤维( 弦2 0 0 ) f i g 2 - 6s e p t ：a t ew o o d ，i b z ei nt e c t o a , g g r a n d i s ( t a n g e n t i a l2 0 0 ) 图2 7 柳援中的环管管胞( 弦4 0 0 x ) f i g ，2 - 7y a s j c e n t r i ct r a e 五e i d $ i as h o ，e a s p p ( t a n g e n t i a l4 0 0 ) i i 针叶树材 1 轴向管胞 轴向管胞是针叶树材的主要组织，管胞上的特征极为丰富，对针叶树材的识 别有重要意义。早材管胞径面壁上的纹孔类型，少数针叶树材管胞壁上的螺纹加 厚等特征，在实践中具有识别价值( 如图2 8 ) 。 2 交叉场纹孔 在径切面由射线薄壁细胞和早材轴向管胞相交叉区域的纹孔式称为交叉场 纹孔。它是针叶树材识别中的唯一可靠特征。分为窗格状、松木型、云杉型( 如 图z 一9 ) 、杉木型和柏木型。 3 树脂道 仅在松科的6 个属如松属、云杉属、落叶松属、黄杉属，银杉属和油杉属， 具有正常树脂道，可作为区分它们和其他针叶树材的依据。 4 射线管胞， 针叶树材的木射线只有单列射线和纺锤型木射线两种，且后者仅存在于具正 常树脂道的前5 属木材中，特征比较简单。但在少数针叶树材中具横向排列的管 胞，称为射线管胞，在木材鉴别中有重大价值。 1 4 图2 8 花旗松管胞壁的螺纹加厚( 径4 0 0 x ) f ig 2 - 8s p i r a lt 由i c k e n i n g si n p s e u d o t s u g ae e n z i e s i i ( r a d i a l 4 0 0 ) 2 3 小结 图2 9 租皮落叶松云杉型交叉场纹孔 ( 径4 0 0 ) f i g 2 - 9p i c e o i dp i t i l ll a r i x o c c y d e n t a l i s ( r a d i a l4 0 0 ) 基于普遍性，特殊性、