生物多樣性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展和現(xiàn)狀分析

關(guān)鍵詞：生物多樣性，數(shù)據(jù)，信息，共享，標(biāo)準(zhǔn)化

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.12.007

0 引言

生物多樣性是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是地球生命共同體的血脈和根基，不僅提供著人類基本所需的食物、藥物和工業(yè)原料，還是維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的必要條件。但由于人類活動(dòng)的加劇，物種滅絕的速度不斷加快[1]。近年來，全球生物多樣性的喪失已經(jīng)成了一個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境問題。隨著全球環(huán)境問題的日益突出，生物多樣性研究已經(jīng)引起全球范圍內(nèi)的關(guān)注。例如由聯(lián)合國(guó)發(fā)起的全球最大的生物多樣性研究“全球生物多樣性倡議”，旨在促進(jìn)各國(guó)保護(hù)和恢復(fù)生物多樣性。在研究方法和技術(shù)手段方面，生物多樣性研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。例如采用分子標(biāo)記、DNA序列等技術(shù)對(duì)物種進(jìn)行精細(xì)分類和鑒定。隨著研究的進(jìn)步、技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)也在不斷地增加并趨于海量化，而因?yàn)榇罅繑?shù)據(jù)資源沒有統(tǒng)一的格式，很難與其他生物多樣性數(shù)據(jù)庫融合匯總實(shí)現(xiàn)有效的多樣性研究。因此，生物多樣性數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)研究顯得非常重要，其可以有效打破數(shù)據(jù)孤島，推動(dòng)互聯(lián)互通。

1 生物多樣性發(fā)展

保護(hù)目標(biāo)難落實(shí)是當(dāng)前全球生物多樣性治理面臨的一個(gè)緊迫問題。《生物多樣性公約》于1993年12月29日正式生效后，得到了廣泛認(rèn)可與支持，締約方達(dá)196個(gè)，是全球參與程度最高的國(guó)際環(huán)境公約。中國(guó)近10年新增和修復(fù)濕地80多萬公頃，現(xiàn)有國(guó)際重要濕地64處，13個(gè)地區(qū)入選“國(guó)際濕地城市”，是全球入選“國(guó)際濕地城市”數(shù)量最多的國(guó)家[2]。中國(guó)積極地推進(jìn)生物多樣性保護(hù)和恢復(fù)，為全球生物多樣性保護(hù)作出了中國(guó)貢獻(xiàn)，贏得了國(guó)際社會(huì)廣泛贊譽(yù)。《生物多樣性公約》秘書處發(fā)布第五版《全球生物多樣性展望》報(bào)告，共提到中國(guó)14次，其中13次展示了中國(guó)在生物多樣性保護(hù)方面的成功經(jīng)驗(yàn)[3]。中國(guó)在生物多樣性編目、監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)方面進(jìn)行了大量的工作，累積了豐富的信息資料和經(jīng)驗(yàn)。2023年經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)發(fā)布《中國(guó)生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動(dòng)計(jì)劃（2023—2030年）》，可以見得生物多樣性保護(hù)是目前國(guó)際的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域[4]。

2 標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

2.1 國(guó)際生物多樣性信息標(biāo)準(zhǔn)化情況

生物多樣性是生物及其與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和，由遺傳（基因）多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個(gè)層次組成。生物多樣性是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)中的新興領(lǐng)域。ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2020年成立了ISO/TC 331 生物多樣性技術(shù)委員會(huì)（biodiversity），設(shè)立了5個(gè)工作組：AHG 3 保護(hù)、保育和恢復(fù)特別工作組（Protection， conservation and restoration）；CAG Chair’s Advisory Group; WG 1 術(shù)語工作組（Ter minolog y）；WG 2 測(cè)量、數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)、評(píng)估特別工作組（Measurement， data， monitoring andassessment）；WG 4 組織、戰(zhàn)略和可持續(xù)利用特別工作組（Organization ， strategies and sustainable use）。截至2024年3月，ISO/TC 331 生物多樣性委員會(huì)正在制定的標(biāo)準(zhǔn)有4項(xiàng)[5]（見表1）。

從制定的標(biāo)準(zhǔn)中可以看出，隨著《生物多樣性公約》的發(fā)布，許多國(guó)家致力于生物多樣性的保護(hù)。ISO/TC 331處于剛起步的狀態(tài)，還未有很多標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)在研，生物多樣性數(shù)據(jù)更是尚未開始。與之密切相關(guān)的委員會(huì)，如ISO/TC 276 生物技術(shù)委員會(huì)，專門下設(shè)了工作組WG 5 生物數(shù)據(jù)處理及整合（Dataprocessing and integration）用于數(shù)據(jù)規(guī)范，目前已發(fā)布7項(xiàng)數(shù)據(jù)類標(biāo)準(zhǔn)，在研8項(xiàng)[6]。從已發(fā)布和在研的數(shù)量可以看出，在其他相關(guān)的委員會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)領(lǐng)域是非常重視的。

2.2 我國(guó)生物多樣性信息標(biāo)準(zhǔn)化情況

我國(guó)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生物多樣性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的參與度較低，且現(xiàn)有生物多樣性相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)很少能上升至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，大大影響了我國(guó)在標(biāo)準(zhǔn)化上的國(guó)際地位。生物多樣性相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)更多的是集中在生物多樣性保護(hù)方面，如調(diào)查監(jiān)測(cè)評(píng)估類標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)、采集保藏標(biāo)準(zhǔn)、檢疫防控類標(biāo)準(zhǔn)等[7]。目前尚無與生物多樣性信息相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。與我國(guó)生物多樣性領(lǐng)域的發(fā)展相比，生物多樣性信息標(biāo)準(zhǔn)明顯滯后，如在數(shù)據(jù)管理和信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面都存在不足，數(shù)據(jù)分割管理造成了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式不盡一致導(dǎo)致信息無法交匯，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3 標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)構(gòu)想

3.1 生物多樣性數(shù)據(jù)信息組成

生物多樣性數(shù)據(jù)涵蓋了許多不同類型的信息，如物種清單、物種分布、種群數(shù)量和密度、遺傳信息、生態(tài)學(xué)特征、生態(tài)系統(tǒng)功能、瀕危和受威脅物種信息等。這些數(shù)據(jù)可以通過野外調(diào)查、實(shí)地觀察、遙感技術(shù)、分子生物學(xué)方法等途徑進(jìn)行收集，并通過數(shù)據(jù)庫科學(xué)地進(jìn)行存儲(chǔ)和分享。這些數(shù)據(jù)對(duì)于生物多樣性保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)管理和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。圖1為生物多樣性數(shù)據(jù)信息組成示例。

3.2 生物多樣性數(shù)據(jù)要求

早期，生物多樣性數(shù)據(jù)主要以文本、圖片等非結(jié)構(gòu)化形式存在，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，生物多樣性數(shù)據(jù)逐漸數(shù)字化，出現(xiàn)了一些數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，如Darwin Core、EML等。國(guó)際組織和科研機(jī)構(gòu)開始倡導(dǎo)生物多樣性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，推動(dòng)各方建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)數(shù)據(jù)的共享與交流。以下是生物多樣性數(shù)據(jù)的要求。

（1）數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)類型格式標(biāo)準(zhǔn)化是確保數(shù)據(jù)能夠被正確解釋和處理的重要步驟。數(shù)據(jù)類型包括了文本數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、日期時(shí)間數(shù)據(jù)等，通過選擇適合該類型的標(biāo)準(zhǔn)格式，如CSV（逗號(hào)分隔值）、JSON（JavaScript對(duì)象表示法）、XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語言）等，將生物多樣性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，以便后續(xù)存儲(chǔ)及分析。

（2）數(shù)據(jù)命名規(guī)范

不同的數(shù)據(jù)字段和變量使用一致的命名規(guī)范，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的清晰和易讀性。例如使用駝峰命名法或下劃線命名法等。駝峰命名規(guī)范要求第一個(gè)單詞首字母小寫，后面其他單詞首字母大寫（e.g. intmyAge;）。下劃線命名法并不如駝峰式命名法那么備受推崇，但在宏定義和常量中使用比較多，通過下劃線來分割單詞，即要求單詞與單詞之間通過下劃線連接即可（e.g. int my_age;）。

（3）數(shù)據(jù)質(zhì)量

數(shù)據(jù)質(zhì)量是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的核心，對(duì)于生物多樣性領(lǐng)域的研究、保護(hù)和管理具有重要的影響，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和可靠性是保障生物多樣性研究成果和保護(hù)工作有效性的關(guān)鍵所在。GB/T36344—2018《信息技術(shù) 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)》提出的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)框架可以很好地保證數(shù)據(jù)質(zhì)量[8]，如圖2所示。

規(guī)范性——數(shù)據(jù)符合數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)模型、業(yè)務(wù)規(guī)則、元數(shù)據(jù)或權(quán)威參考數(shù)據(jù)的程度。例如涉及物種命名、分類等方面的規(guī)范，通過比較數(shù)據(jù)中使用的物種名稱是否符合國(guó)際通用的分類系統(tǒng)和命名規(guī)范。

完整性——按照數(shù)據(jù)規(guī)則要求，數(shù)據(jù)元素被賦予數(shù)值的程度。例如記錄對(duì)象為植物時(shí)，記錄對(duì)象標(biāo)識(shí)必須含有規(guī)范的拉丁學(xué)名、日期、地址等必要信息。

準(zhǔn)確性——數(shù)據(jù)準(zhǔn)確表示其所描述的真實(shí)實(shí)體（實(shí)際對(duì)象）真實(shí)值的程度。例如記錄對(duì)象的類、科、目、種、棲息生境、觀測(cè)數(shù)據(jù)等。

一致性——數(shù)據(jù)與其他特定上下文中使用的數(shù)據(jù)無矛盾的程度。例如記錄對(duì)象的觀測(cè)數(shù)據(jù)與記錄是否匹配。

時(shí)效性——數(shù)據(jù)在時(shí)間變化中的正確程度。例如記錄對(duì)象的棲息生境、數(shù)量或是保護(hù)等級(jí)等信息有變化，需及時(shí)進(jìn)行修改更新。

可訪問性——數(shù)據(jù)能被訪問的程度。

（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的重要內(nèi)容，它涉及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式、存儲(chǔ)周期等方面。制定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范時(shí)，應(yīng)明確數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式以及備份策略等，以便在不同系統(tǒng)和環(huán)境中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)能夠保證數(shù)據(jù)的一致性、可靠性和互操作性。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化通常涉及數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)命名規(guī)范、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)安全性等方面的規(guī)范。通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化，可以提高數(shù)據(jù)管理的效率，降低數(shù)據(jù)交換和共享的成本，同時(shí)也有利于數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存和開發(fā)利用。

（5）數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、整合、分析等操作的過程。制定數(shù)據(jù)處理規(guī)范時(shí)，應(yīng)明確數(shù)據(jù)處理的方法、流程以及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等，以確保處理后的數(shù)據(jù)滿足業(yè)務(wù)或技術(shù)的需求。如圖3所示。

通過數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)化，可以提高數(shù)據(jù)處理的效率和質(zhì)量，降低數(shù)據(jù)處理過程中的錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)。此外，數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)化也有助于提高數(shù)據(jù)的可管理性和可追溯性，以及促進(jìn)數(shù)據(jù)共享和交換。

4 結(jié)論

根據(jù)目前的國(guó)際趨勢(shì)，生物多樣性領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)的需求不斷增加，生物多樣性數(shù)據(jù)管理和共享的重要性日益凸顯。遵循生物多樣性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可以確保數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存和共享。標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式和結(jié)構(gòu)有助于數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存和管理，同時(shí)也促進(jìn)了數(shù)據(jù)的共享和再利用，不僅為科學(xué)研究的開展和決策制定提供了依據(jù)，也為生物多樣性保護(hù)與管理提供科學(xué)支持，并推動(dòng)生物多樣性領(lǐng)域的智能化發(fā)展和應(yīng)用。

作者簡(jiǎn)介

李啟沅，高級(jí)工程師，主要從事生物技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究。

吳靜靜，工程師，主要從事生物技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究。

武慶超，工程師，主要從事生物技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究。

孫建波，工程師，主要從事生物技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究。

王博，通信作者，副研究員，主要從事生物技術(shù)研究。

（責(zé)任編輯：張佩玉）