基于DIVA-GIS生物地理分布圖的繪制

摘要：簡單快速地繪出準確的生物地理分布圖，是生物地理學研究的第一步。對ＤＩＶＡ－ＧＩＳ軟件的功能及界面進行了簡要的介紹，并通過逐步演繹的方法，詳細地介紹了利用ＤＩＶＡ－ＧＩＳ軟件進行繪制生物地理分布圖的方法和步驟。最后，對ＤＩＶＡ－ＧＩＳ軟件的特點及應用前景進行了簡要的評述。

關鍵詞：ＤＩＶＡ－ＧＩＳ；生物地理分布圖；實例

中圖分類號：ＴＰ３１９文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）11－2345-04

Simple Biogeography Distribution Picture Draw based on DIVA-GIS

ＸＩＥ Ｃｈｕｎ－ｐｉｎｇ

（Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔ Ｐｏｌｉｃｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４６， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒ ｔｏ ｄｒａｗ ａ ｐｒｅｃｉｓｅ ｂｉｏｇｅｏｇｒａｐｈｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｉｍｐｌｙ ａｎｄ ｆａｓｔ ｏｎ ｔｈｅ ｂｉｏｇｅｏｇｒａｐｈｙ ｓｔｕｄｙ． Ｔｈｅ ｖｉｅｗ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ＤＩＶＡ－ＧＩＳ ｗｅｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｈｏｗ ｔｏ ｄｒａｗ ａ ｂｉｏｇｅｏｇｒａｐｈｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｈｏｗｅｄ ｓｔｅｐ ｂｙ ｓｔｅｐ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ＤＩＶＡ－ＧＩＳ ｗａｓ ｃｏｍｍｅｎｔｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＤＩＶＡ－ＧＩＳ； bｉｏｇｅｏｇｒａｐｈｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ； ｅｘａｍｐｌｅ

物種分布區是在地球表面所占據的地理區域，在地圖上表現為沿分布區邊界的一條或幾條封閉曲線或者散布于一定地理范圍的點集，而分布區圖成為生物地理學家和分類學家表達思想最經常使用的“語言”，被用來推測分類群的起源、散布、分化等規律［１］。傳統的生物地理分布圖大多是手工繪制，具有精度不高、圖形不美觀等缺點。隨著計算機及地理信息系統科學的迅猛發展，傳統的手工繪圖正逐步被ＧＩＳ軟件繪圖所取代。目前國際上比較流行的ＧＩＳ軟件有數十種之多，這些軟件大多具有ＧＩＳ的一體化解決方案，它包括服務器端的地網圖形、地網辦公、符號編輯、三維可視化、智能發布向導以及地圖服務器等功能與模塊。可以說ＧＩＳ軟件被廣泛應用于國民經濟建設的所有領域，在科研及生產應用中發揮著極其重要的作用。雖然上述這些軟件都具有較大的功能，但同時亦存在系統龐大、付費使用等諸多問題，并且要求使用者具有相應的計算機水平。作為生物地理學研究，其最基本的要求的就是得到一張簡潔明了的分布圖。而由國際馬鈴薯中心（ＣＩＰ）Ｒｏｂｅｒｔ Ｊ． Ｈｉｊｍａｎｓ等人開發的ＤＩＶＡ－ＧＩＳ（Ｖｅｒｓｉｏｎ ７．１．７）可以簡單快捷地實現生物地理圖的繪制。

ＤＩＶＡ－ＧＩＳ是一款免費的繪圖軟件，尤其專注于空間數據的分析。它可以支持向量（點、線和多邊形）、圖形和網格等數據類型；并可以通過用地名詞典來查找地方坐標，利用覆蓋收集的地點和行政邊界數據庫來核對已有的坐標改進數據的精度，從而可以獲得地理分布圖［２］。軟件及相應地理信息數據的獲得，可通過網站免費下載（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｉｖａ－ｇｉｓ．ｏｒｇ／）。本文所有涉及的分布圖底圖均來源于國家基礎地理信息系統網站（ｈｔｔｐ：／／ｎｆｇｉｓ．ｎｓｄｉ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｎｆｇｉｓ／ｃｈｉｎｅｓｅ／ｃ＿ｘｚ．ｈｔｍ）。

１ＤＩＶＳ－ＧＩＳ界面簡介

圖１為ＤＩＶＡ－ＧＩＳ的主界面圖，它包含了６大板塊。

１）菜單欄。該欄包括了項目（Ｐｒｏｊｅｃｔ）、數據（Ｄａｔａ）、圖層（Ｌａｙｅｒ）、地圖（Ｍａｐ）、分析（Ａｎａｌｙｓｉｓ）、模型（Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）、柵格（Ｇｒｉｄ）、棧（Ｓｔａｃｋ）、工具（Ｔｏｏｌｓ）、幫助（Ｈｅｌｐ）等１０個菜單項。如果是繪制一般的地圖，主要用到的是前面４個菜單項；其余的如模型菜單項有Ｂｉｏｃｌｉｍ和Ｄｏｍａｉｎ等地理潛在分布區預測模型功能，棧菜單項中的數據疊加、聚類等功能，這些功能在對分布區地理數據分析方面有較為突出的優點。

２）常用工具欄。該欄主要有新建、打開、保持、放大／縮小、移動、添加圖層、刪除、表格等若干項。

３）數據圖層。當打開ｓｈａｐｅｆｉｌｅ文件（．ｓｈｐ，．ｓｈｘ，

．ｄｂｆ等格式）后，在視窗界面的左側則出現若干個小模塊，可以對其圖層屬性進行相應的修改，如圖層名稱、線條顏色、標記圖案等。如果需要對某一圖層進行編輯，需對其進行激活狀態，在該區域中顯示為“凸出”。

４）位置顯示標記。當鼠標在編輯窗口停留時，會在視窗的底部出現坐標格式數據（Ｘ，Ｙ），以及地圖比例（Ｓｃａｌｅ）。

５）編輯顯示區。對圖層進行動作后，其所得到的結果直接在編輯顯示區中表現出來。

６）狀態欄。對圖層進行加工有兩種方式，一種是數據編輯（Ｄａｔａ），另外一種是設計（Ｄｅｓｉｇｎ）模式。具體圖層與數據修改均在數據編輯狀態中進行，對圖層進行美化標記則在設計狀態中進行，其中包括比例標記尺、文本添加、方向箭頭、顏色、字體等。

２繪圖實例

２．１原始數據的收集與處理

首先，可以通過各大標本館或生物圖志等，對物種的分布區地理坐標數據進行收集，可用Ｅｘｃｅｌ格式進行錄入，然后直接粘貼至“附件→記事本→另存為”轉化為．ｔｘｔ文本格式，命名為ｄａｔａ．ｔｘｔ。此處需要注意的是，對表格標題的命名需用字母格式（圖２曲線所圈部分）。現以殼斗科植物烏岡櫟（Ｑｕｅｒｃｕｓ ｐｈｉｌｌｙｒａｅｏｉｄｅｓ）在廣東省的分布為例，進行地理分布圖的繪制（圖２）。

２．２繪圖步驟

１）添加底圖。打開ＤＩＶＡ－ＧＩＳ后，點擊常用工具欄上的添加圖層標記，輸入文件名為“ｂｏｕ２＿４ｐ”“ｂｏｕ２＿４ｌ”中的國界和省界底圖。由于我們僅僅是對某一區域的分布區進行繪制，其他區域可以忽略，因此可利用，點擊圖標后，點擊鼠標右鍵拖放于所選取，然后點擊放大選中區域，這時就完成了圖層的添加，而數據圖層區域出現了兩個名字為ｂｏｕ２＿４ｐ”“ｂｏｕ２＿４ｌ”的矩形方框。圖層添加亦可通過菜單欄中的“Ｌａｙｅｒ→Ａｄｄ ｌａｙｅｒ”完成。

２）錄入數據。下面將前面準備好的名為“ｄａｔａ．ｔｘｔ”的文件數據顯示于圖層中，即我們需要的分布點。點擊菜單欄中的“Ｄａｔａ→Ｉｍｐｏｒｔ ｐｏｉｎｔｓ ｔｏ ｓｈａｐｅｆｉｌｅ→Ｆｏｒｍ ｔｅｘｔ ｆｉｌｅ（．ｔｘｔ）”，打開“Ｃｒｅａｔｅ ｓｈａｐｅｆｉｌｅ ｆｒｏｍ ｔｅｘｔ ｆｉｌｅ”對話窗口。點擊“Ｉｎｐｕｔ ｆｉｌｅ”按鈕，找到“ｄａｔａ．ｔｘｔ”文件，點擊確定，得到圖３右半圖，其中“Ｏｕｔｐｕｔ fｉｌｅ”為數據輸出文件位置，一般與錄入數據相同。“Ｆｉｅｌｄ ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ”為字段分隔符，此處選則“Ｔａｂ”（為默認值）；在“Ｘ／Ｌｏｎｇｔｉｔｕｄｅ”對話框中選擇相應的緯度字段，在“Ｙ／Ｌａｔｉｔｕｄｅ”對話框中選擇相應的經度字段；“Ｔｅｘｔ ｑｕａｌｉｆｉｅｒ”（文字識別符號）對話框中選擇“″”；在“Ｆｉｅｌｄ ｏｐｔｉｏｎ”中有“Ｆｉｅｌｄ ｎａｍｅ”和“Ｄａｔａ ｔｙｐｅ”，在錄入的過程，即產生了默認值，一般不需要手動設定。完成上述過程后，點擊，得到最原始的分布圖（圖４，左圖）。此時分布圖僅有一個大致的省框架和若干分布點，而地名、方向標示、比例尺、圖片名稱等均未出現，這時，我們需做進一步的補充完善。

３）分布圖美化及輸出。從圖４左右兩邊的對比可以清楚的看出，經過加工后的地理分布圖，其圖中信息要比原始裸圖豐富得多，包括了標題、海拔、標尺等。對裸圖加工步驟如下，首先，添加海拔信息，通過添加圖層標記，輸入“ｃｈｎ＿ａｌｔ．ｇｒｄ”文件，此時海拔圖層在數據圖層工作欄的最上面，它將會把原來的幾個圖層覆蓋，因此手工拖動“ｃｈｎ＿ａｌｔ”圖層至最下面，這樣其他圖層即可顯現出來。雙擊數據圖層工作欄上的任何一圖層標簽，均會出現該圖層的屬性對話窗口，在屬性對話窗口可以對該圖層的圖案樣式、圖案尺寸、顏色等做逐一修改。數據編輯狀態修改完畢后，點擊視窗右下角狀態欄中的“Ｄｅｓｉｇｎ”標簽，進入圖片設計階段。在“Ｄｅｓｉｇｎ”的視窗中的工具條，分別代表“添加地圖”“圖標”“比例尺”“方向箭頭”“全圖”“添加文本”“撤銷”“取消”等。點擊工具條中的前６個按鈕均會在Ｄｅｓｉｇｎ”的視窗的左半邊出現相應的屬性，如圖片位置、文字大小、邊框等，可根據需要進行相應增減。通過以上一系列的操作，即可得到我們需要的生物地理分布圖。

其實，我們在數據錄入的時候發現有“Ｃｏｕｎｔｙ”的字段，這一地名信息是否可以顯示在分布圖上呢？答案是肯定的，可以通過在數據編輯狀態下通過“Ｌａｙｅｒ→Ａｄｄ ｌａｂｅｌｓ→Ｆｉｅｌｄ→Ｃｏｕｎｔｙ”實現，這樣在看具體地點的時候就更加直觀了。

３小結

以上所演示的僅為ＤＩＶＡ－ＧＩＳ軟件功能中的一小部分，其過程簡單、輸出圖片清晰、包含信息豐富等特點是傳統的生物地理分布圖無法比擬的；同時，軟件應用的針對性極強，它放棄了傳統ＧＩＳ軟件大部頭的特點，極其簡約，專注于生物地理方面的研究；但是，它所生成的圖片和文件格式又能在其他ＧＩＳ軟件中應用，為后續的深入研究和二次開發打下了基礎。目前，該軟件已在國內外眾多生物地理研究方面嶄露頭角，得到了許多研究學者的接受與認可［３，４］。因此，ＤＩＶＡ－ＧＩＳ在生物地理學及其他相應研究中具有廣闊的前景，并取得了不錯的研究效果［５－１１］。

在ＤＩＶＡ－ＧＩＳ的網站中，有大量的基礎研究數據（如地理底圖、氣候數據等）可供研究者免費下載使用；除此之外還有一些相應的教程、文獻實例、答疑論壇等，為初學者提供了良好的學習平臺，一般初學者僅需３～５ ｄ即可熟練繪出精美的地理分布圖。但是在繪圖過程中需要注意的一個問題是，由于國家領土問題爭端的存在，在使用該網站地理底圖的時候應注意做出正確的選擇。

參考文獻：

［１］ 張文駒，陳家寬．物種分布區研究進展［Ｊ］． 生物多樣性，２００３， １１（５）：３６４－３６９．

［２］ ＨＩＪＭＡＮＳ Ｒ Ｊ，ＧＵＡＲＩＮＯ Ｌ，ＣＲＵＺ Ｍ，ｅｔ ａｌ． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｏｏｌｓ ｆｏｒ ｓｐａｔｉａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｄａｔａ： １． ＤＩＶＡ－ＧＩＳ［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Gｅｎｅｔｉｃ Rｅｓｏｕｒｃｅｓ Nｅｗｓｌｅｔｔｅｒ，２００１，１２７：１５－１９．

［３］ ＡＤＡＭＳ Ｄ Ｃ，CHURCH J O． Ａｍｐｈｉｂｉａｎｓ ｄｏ ｎｏｔ ｆｏｌｌｏｗ Ｂｅｒｇｍａｎｎ’ｓ ｒｕｌｅ［Ｊ］． Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，２００７，６２（２）：４１３－４２０．

［４］ ＤＡＶＩＤ Ｒ Ｂ，ABBO S，BERGER J D． Ｓｔｒｅｓｓ ｇｒａｄｉｅｎｔｓ ｓｅｌｅｃｔ ｆｏｒ ｅｃｏｔｙｐｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｉｃｅｒ ｊｕｄａｉｃｕｍ Ｂｏｉｓｓ．， ａ ｗｉｌｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃａｔｅｄ ｃｈｉｃｋｐｅａ［Ｊ］． Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｃｒｏｐ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，２０１０，５７（２）：１９３－２０２．

［５］ 葛泉卿，溫孚江． 葡萄金黃化病和葡萄帶葉蟬在中國的潛在分布區［Ｊ］．植物保護學報，２００６，３３（１）：５１-５8．

［６］ 王娟，倪健．中國北方溫帶地區５種錦雞兒植物的分布模擬［Ｊ］．植物生態學報，２００９，３３（１）：１２-２４．

［７］ ＳＷＥＮＳＯＮ Ｎ Ｇ，ENQUIST Ｂ Ｊ． Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔｓ ｏｆ ａ ｋｅｙ ｐｌａｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｔｒａｉｔ： ｗｏｏｄ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ－ｗｉｄｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｃｒｏｓｓ ｌａｔｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｏｔａｎｙ，２００７，９４（３）：４５１-４５９．

［８］ ＳＵＮＩＬ Ｎ，ＳＩＶＡＲＡＪ Ｎ，ＡＮＩＴＨＡ Ｋ，ｅｔ ａｌ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｊａｔｒｏｐｈａ ｃｕｒｃａｓ Ｌ． ｇｅｒｍｐｌａｓｍ ｕｓｉｎｇ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ （ＤＩＶＡ－ＧＩＳ）［Ｊ］． Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｃｒｏｐ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，２００９，５６（１）：１１５-１１９．

［９］ SCHELDEMAN X，WILLEMEN L，D’EECKENBRUGGE G C，et al． Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ， ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｌａｎｄ ｐａｐａｙａｓ（Ｖａｓｃｏｎｃｅｌｌｅａ ｓｐｐ．） ｉｎ ｔｒｏｐｉｃａｌ ａｎｄ ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ Ａｍｅｒｉｃａ［Ｊ］． Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，２００７，１６：１８６７-１８８４．

［１０］ MILLER A J，KNOUFT J H． ＧＩＳ－ｂａｓｅｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｗｉｌｄ ａｎｄ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｅｓｏａｍｅｒｉｃａｎ ｆｒｕｉｔ ｔｒｅｅ Ｓｐｏｎｄｉａｓ ｐｕｒｐｕｒｅａ （Ａｎａｃａｒｄｉａｃｅａｅ）［Ｊ］． Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｏｔａｎｙ，２００６，９３（１２）：１７５７-１７６７．

［１１］ HIJMANS R J，SPOONER D M． Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｌｄ ｐｏｔａｔｏ ｓｐｅｃｉｅｓ［Ｊ］． Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｏｔａｎｙ，２００１，８８（１１）：２１０１－２１１２．

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文