利用中國植物圖像庫鑒定你周圍的植物*

喬永海 張曉爽

（惠州市實驗中學 廣東惠州 516008）

人們身邊常見的植物有很多，能識別這些植物并不容易。目前常用的方法是利用手機APP 進行圖像識別，其實中國植物圖像庫也是鑒定植物的一個有效工具。中國植物圖像庫（Plant Photo Bank of China，PPBC）是中國科學院植物研究所在植物標本館設立的專職植物圖片管理機構。PPBC 系統收集、整理并長效保存植物照片、數碼圖片、植物圖版，以及其他植物學科相關影像的原始文件及拷貝，目前已收錄圖片470 科4 839 屬31 161 種4 574 432幅。大部分的植物照片經過了專業鑒定，定名相對準確。PPBC 對全國的植物分布和生存狀況的普查，對今后實施物種保護和遏制物種滅絕都將發揮重要作用。本文結合筆者的實踐，介紹進入PPBC 的操作流程，以及如何利用PPBC 鑒定植物的方法。

1 實名注冊

使用PPBC 之前，需要進行實名認證注冊。注冊后需審核（約1 周），審核通過后，用戶通過郵箱得到用戶名（必須是本人的真實姓名，不能用筆名）和密碼，即可成為PPBC 的注冊用戶（下文簡稱會員），可享受中國植物圖像庫提供的便利。

2 利用PPBC 鑒定植物的方法和步驟

2.1 學習和了解本地物種 PPBC 具有地域檢索功能，用戶能看到所關注的區域里其他會員拍攝的物種照片和鑒定結果。會員在上傳植物照片時，需輸入拍攝地的詳細地址（很重要）。系統根據上傳照片的屬性自動提取拍攝時間，使得每一幅照片的拍攝地、拍攝時間及拍攝人等信息都有詳細的記錄。一般情況下，用戶所在區域的植物已經有會員研究過，借鑒他們的研究成果可為今后的研究做一些鋪墊。

2.2 利用PPBC 進行鑒定的基本過程 拍攝時要獲得多個視角的照片，包括全株、葉、花、果、莖和根的照片，其中花和葉的照片對鑒定結果影響最大。在PPBC 上傳照片時，同一個植物（最好是單一個體）的所有照片要用同一個標本號，之后瀏覽時它們將匯總在一起（本文稱之為群），便于后續研究。系統會自動將同一標本號的植物放在一起，因此標本號不要與他人或自己曾使用過的編號重復。如何避免標本號的重復？可以采用上傳時間（年、月、日、時和分），再加上編號排序。例如，標本號201807081145No24 表示2018年7月8日11 時45 分，No24 是本次上傳的序號，這樣編制的標本號不易出現重復。還要注意，上傳的照片不要用圖片處理軟件編輯，以免影響鑒定效果。照片上傳后，等待數分鐘（后臺進行數據更新），然后點擊“我的圖庫-未鑒定菜單”，即可顯示剛上傳的圖片。

PPBC 已采用圖像識別技術，會提供每一張照片中的物種名稱及可能性系數。下面舉例說明怎樣鑒定物種。如圖1所示，識圖系統顯示“97.31%水團花；2.38%細葉水團花；0.03%風箱樹；0.02%赤楠；0.02%洋蒲桃”，水團花的可能性系數超過90%，應該是水團花。再進入“水團花”鏈接，查看關于水團花的照片，以便最后確認。本文將該物種的可能性系數定義為準確度，即水團花鑒定的準確度為97.31%。

圖1 圖像識別系統提供的結果

有時系統鑒定植物時提供的可能性系數較低；通常一次就能鑒定得到結果所占比例不到一半。可能會出現圖2 的情況：23.14%旋覆花；18.97%蒲公英；7.67%歐亞旋覆花；5.36%白緣蒲公英；4.69%水朝陽旋覆花。這時就要進入每一個可能物種圖片庫（點擊鏈接即可），查看該物種的現有標本圖片，進行比對，最終得到鑒定結果。

圖2 圖像識別系統提供的結果

當系統推薦的物種都不是所拍攝的物種時，可持續觀察該植物，當觀察到它的花、果等詳細信息時，鑒定就較為準確了。筆者曾經鑒定一種行道樹紫檀，圖像識別始終得不到結果，而這種樹在作者所在地很少開花，沒有線索。今年終于有一株開花了，鑒定的準確度就大為提高（花的照片顯示：96.03%是紫檀）。如果還沒有結果，可暫不鑒定，可能有熱心的會員會幫助你鑒定（建議回復感謝）。PPBC 并不能幫助鑒定所有物種，遇見的植物越多，未鑒定的植物也越多，這是正常現象。有的植物PPBC 尚未收錄，也有可能是目前尚未發現的物種；如果發現了新的物種，研究的價值就更大了。如果出現容易混淆的植物，PPBC 的識別系統常無能為力，可以從網上查閱相關信息，例如幌傘楓和菜豆樹（富貴樹和幸福樹）有什么區別？研究這些相關文獻后再進行確認。網上缺乏相關信息時，可以從《中國植物志》（中國科學院植物研究所的網站）上查閱植物的信息進行比對，找出差異后進行鑒定。

2.3 PPBC 工具介紹 這里簡單介紹PPBC 界面編輯按鈕功能，以期為新會員提供參考和幫助。圖3 是鑒定輸入框，輸入準確的學名后系統才能確認；但不能有錯別字，例如“朱纓花”不能寫成“朱櫻花”。該輸入框能兼容部分俗名，例如“朱纓花”的俗名是“紅絨球”，當輸入“紅絨球”后，在框里雙擊鼠標左鍵，會出現它對應的學名。對已鑒定的圖片有質疑時，點擊圖3 右側的蓮花圖標，會出現系統最新鑒定結果，可以重新鑒定。

圖3 鑒定輸入框

上傳照片的左上方有編輯按鈕，點擊后能修改圖片拍攝的時間（系統會自動提取；如果是網絡圖片，系統顯示時間是1900年，這時要進行修改）和地址；照片的屬性包括公開（進入系統的人都能看到）、保密（僅自己能看到）和刪除（刪除照片）選項（圖4）。

圖4 編輯工具

照片下方編輯按鈕可以修改標本號（圖5）。如果不同植物放在了同一群里，需要修改標本號將這些植物照片從原群中分離出來。操作辦法是在這些照片的標本號上添加一個數字（用“勾選”可以一次修改多個），即可實現分群。但不要修改前面的數字，避免標本號重復。當鼠標放在圖片上時，右上角出現向下的箭頭，點擊后可隨時下載用戶自己的原始照片（沒有水印的），數據庫就成為網盤，當然只能下載用戶自己的原始照片。

圖5 編輯工具

2.4 不同角度的照片對鑒定結果的影響 同一物種的全株、葉、花、果、莖、根的照片（不一定全），對鑒定結果的影響是不同的，具有互補性。本文結合筆者的實踐進行舉例說明。

1）花和花序的照片對鑒定結果的影響。根據花和花序鑒定的準確度是最高的。植物的花五顏六色、形態各異、特征明顯，便于圖片的比對。例如，一點紅、假鷹爪、長春花、紅雀珊瑚、使君子和蝦衣花等植物的單花形狀和顏色很獨特，報春花（石斑木）和金嘴蝎尾蕉等的花序獨特，圖像庫的鑒定準確度會較高。對鯽魚膽花的鑒定準確度是60.99%，但對葉子的鑒定準確度很低。鑒定毛麝香時，對有花的照片鑒定的準確度為90%，對只有葉子的照片鑒定的準確度為16%，并且它的葉片在冬季色澤比較暗淡，鑒定的準確度為0%。黃蟬和軟枝黃蟬同屬于黃蟬屬，花很接近，黃蟬的花較小，軟枝黃蟬的花較大。所以，一張黃蟬照片的鑒定結果為：57.27%是黃蟬，36.80%是軟枝黃蟬，此時需進行人工鑒定。有時植物的花很獨特，而鑒定的準確度卻是0%，原因是由于本物種樣本較少，還沒有可供比對的樣本，例如赤苞花，雖然其花和花序都十分獨特，圖像庫卻不能鑒定，要等PPBC 添加了該物種的樣本，鑒定的精確度才會提高。不同時期系統鑒定物種的精確度會有所不同，定期對沒有鑒定的物種進行鑒定，會發現之前不能鑒定的物種也許可以鑒定了。

2）葉形和葉序的照片對鑒定結果的影響。葉的形狀和葉序是鑒定最常依據的特征，因為考察植物時恰逢開花的機會并不多。圖像庫依據植物葉子鑒定的準確度僅次于花和花序。葉大且形狀獨特的植物，鑒定準確度很高。例如，利用葉片的照片鑒定龜背竹的準確度是98.18%；鑒定春羽的準確度是72.73%；鑒定一把傘南星的準確度是97.71%；鑒定白背葉的準確度是85.12%；枸骨的葉形奇特（四角狀，尖端有刺），鑒定準確度達到93.87%。葉脈明顯的，鑒定精度也較高，例如鑒定白背葉的準確度是85.12%；鑒定野牡丹的準確度是39.18%；鑒定毛菍的準確度是47.70%。葉序顯著的植物鑒定準確度也較高，例如三椏苦的三出小葉很顯著，其鑒定準確度是42.83%。

當植物的葉子很相似時，要根據葉片形狀、葉脈和葉序進行人工比對。例如，野牡丹的葉脈是基出脈7 條，毛菍的葉脈是基出脈5 條，野牡丹的葉片寬短，毛菍的葉片狹長，這樣就可以精準鑒定。鑒定是綜合性的，需要較多相應的植物學知識。有些植物的葉子有獨特的氣味，例如檸檬草的葉子具有香味，而其他芒草都沒有該特征，這種情況可以通過人工進行鑒別。

3）果的照片對鑒定結果的影響。利用植物果實、果莢或者種子，鑒定的精度也較高。例如，當對以下植物有果實的照片進行鑒定時，圖像庫的準確度較高：鑒定海南紅豆的準確度是98.73%；鑒定紅果仔的準確度是98.17%；鑒定五椏果的準確度是95.16%；鑒定蘋婆的準確度是92.60%；鑒定白花懸鉤子的準確度是72.22%；鑒定狐尾椰子的準確度是66.65%。

4）莖的照片對鑒定結果的影響。圖像庫對樹干鑒定的準確度較低，但對人工比對有幫助。例如，俗稱富貴樹的幌傘楓的主干有環痕，俗稱幸福樹的菜豆樹主干的裂紋比較淺，二者常作為家庭盆栽植物，在庭院種植很難開花，葉子也極其相似，但可以從樹干特征進行區分。又如，散尾葵、夏威夷椰子、袖珍椰子和富貴椰子，它們的葉都是羽狀全裂，非常接近，照片更是難以分辨，但植株的大小和莖的粗細長短差別很大。散尾葵植株高大，莖粗4～5 cm；夏威夷椰子莖細長；袖珍椰子植株矮小；富貴椰子植株較大，莖短小不顯著；這些植物用人工方法鑒定比系統自動鑒定要更準確一些。植物莖的形狀對人工鑒定有重要的參考價值，這是容易被忽視的。

5）根的照片對鑒定結果的影響。在野外考察時，不易得到植物的根，但植物的根往往是中草藥的取藥部位，鑒定有實際價值。例如，鑒定巴戟天根的準確度是60.63%；鑒定錦屏藤氣生根的準確度是74.69%。

6）全株照片對鑒定結果的影響。植物全株照片對鑒定高大的喬木有幫助，因為高大喬木葉、花、果的精細照片不易獲得（長焦鏡頭可以解決這一問題）。例如，鑒定鳳凰木的準確度是99.80%；鑒定蒲葵的準確度是74.86%；鑒定八寶樹的準確度是43.19%；鑒定絲葵的準確度是18.29%；鑒定南洋楹的準確度是17.27%。

上述鑒定互為補充可提高鑒定植物的準確度。例如，榕屬包含150 多種，鑒定時要參考葉、果和全株；鑒定杜鵑葉山茶、文殊蘭和水鬼蕉等時要參考花和葉；鑒定金櫻子、吊燈樹和臘腸樹等時要參考花和果；鑒定馬占相思要參考葉、花和果；有的植物很奇特，例如美麗異木棉，花像紅花羊蹄甲，果子像木瓜，包裹種子的棉絮像木棉，這時要綜合考察各方面的特征，信息越全面鑒定越準確。

3 PPBC 是逐步完善的系統

PPBC 是對公眾開放的不斷更新的數據庫。可能有一些新的物種引入我國不久，數據庫尚未收錄，暫時不能鑒定，例如棕櫚葉酢漿草。也有一些植物雖然已經被收錄了，但還沒有建立比對樣本，系統暫時識別困難。例如，從印度引入的長葉暗羅，數據庫無鑒定樣本（鑒定為：73.57%是香欖）。有的物種會被重新命名，例如，早期的 “香菇草（Hydrocotyle vulgaris）” 后來改名為 “南美天胡荽（Hydrocotyle vulgaris）”。有的植物雖然是同一物種，卻放在不同位置，例如量天尺、火龍果和霸王花，其實是同一物種，莖叫量天尺，雄花叫霸王花，果叫火龍果，卻放在了不同位置，容易被誤認為是不同物種。

4 用PPBC 鑒定植物的意義

用PPBC 鑒定植物對個人和社會都有重要意義。1）便于個人檢索和研究植物標本照片，數十萬張照片，需要哪些，可以隨時調取。2）了解身邊植物的相關信息，作為生物學課外活動的項目，用以培養學生對生物學的興趣。3）便于進一步研究本土植物的分布和生存狀況。4）選取有趣的植物在本地論壇上發布，對大眾進行植物科普，同時搜集民間應用植物的信息。

野外考察和鑒定是一件很有意義的活動，希望有更多的愛好者加入這一行列。如果更多的愛好者成為PPBC 的會員，對本地的植物進行考察和鑒定，即可擴大植物的普查范圍，可能會發現更多的新物種，同時對“瀕危物種加以保護，遏制物種快速滅絕的態勢”有重要意義。