基于Django的野生動物種群信息管理系統

摘 要：在生物多樣性保護受到越來越多關注的當下，開發設計滿足現代化管理需求的野生動物種群信息管理系統，可助力野生動物的保護和管理工作。文中采用Python編程語言、Bootstrap前端框架以及MySQL數據庫，基于B/S架構，以野生黑西冠長臂猿的數據為例，設計了一種野生動物種群信息管理系統，并選用Django框架來搭建系統的核心框架。該管理系統包括三大模塊：管理員、數據管理和數據展示模塊。管理員模塊涵蓋用戶管理和權限管理，可以根據不同用戶的需求進行角色分配和權限設定，確保數據的安全性和合法性。數據管理模塊可以實現對野生動物種群信息的實時采集、管理和處理，使數據管理更加便捷和高效。數據展示模塊則提供了直觀的數據可視化界面，支持數據的圖表展示和統計分析，幫助用戶更好地理解和掌握野生動物種群信息。文中介紹了系統的總體設計、接口設計、功能模塊、數據庫以及前端的設計和實現。在實際應用中，該系統可以幫助野生動物管理人員更加高效地收集和管理野生動物種群信息，有助于更好地制定保護和管理策略，為野生動物保護研究提供重要的數據支持。

關鍵詞：管理系統；野生動物；長臂猿；Python；MySQL數據庫；Django框架

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2025）07-00-04

0 引 言

習近平總書記指出，野生動物是地球生命和自然生態體系的重要組成部分，它們的生存狀況與人類可持續發展息息相關[1]。近年來，我國社會經濟在不斷發展，然而野生動物棲息地的縮減與破碎化問題日益嚴峻，這給生物多樣性的保護帶來了巨大的挑戰。據統計，我國除海洋魚類外的4 357種脊椎動物中，屬于滅絕等級的有17種，受威脅的有932種，占評估物種總數的21.4%；特有物種有1 598種，受威脅率為30.6%。因此，有必要建立野生動物種群信息管理系統，對價值較高的物種給予更多的關注[2-3]。

計算機、網絡技術的發展，特別是地理信息系統（Geographic Information System， GIS）技術的發展，讓野生動物信息具有了空間特征，更加符合野生動物的實際分布情況。因此，使用計算機技術和地理信息系統進行野生動物種群管理已成為當前的趨勢[4]。目前，國內扎龍保護區已開始利用GIS技術管理濕地[5]，也有研究開始探索北斗系統在野生動物保護中的應用[6]。文獻[7]研究了深度學習在野生動物保護中的應用，文獻[8]還利用DjangoWeb開發框架實現了對圖片中魚類目標進行定位和分類的系統。因此，通過信息化手段可以更加高效地管理野生動物種群信息，為野生動物的保護和生態系統的健康提供更好的保障。

1 相關工具、技術和開發環境

1.1 PyCharm

PyCharm是一款功能強大的Python IDE（集成開發環境），由JetBrains公司開發。它被廣泛用于Python語言的開發、調試和代碼重構，也支持其他流行的Web框架和語言。PyCharm是一個跨平臺的IDE，支持Windows、Mac和Linux系統。

1.2 Python語言和Django框架

在相關技術里，系統前端設計用到了Bootstrap框架和Javascript，系統采用了Web框架Django。下面重點對Django框架進行分析。

Python是一種解釋型、面向對象的動態編程語言，由荷蘭人Guido van Rossum在1989年開發[9]。Django是一種用Python編寫的免費開源的Web應用程序框架，它擁有大量的功能和工具，提供了一種高效、靈活且可擴展的方式來開發Web應用程序，使得Web開發更加簡單、快速和可靠。與Flask這種輕量級框架相比，Django框架本身就包含了一套功能強大、完整的解決方案，包括模型層、視圖層和模板層，只需要進行簡單的配置就可以調用這些集成好的模塊，非常快速地實現所需的功能[10]。

Django采用MTV（Model， Template， View）的設計模式來組織Web應用程序。這種設計模式將Web應用程序分成三個層次：模型層（Model）、模板層（Template）和視圖層（View）。模型層負責將業務對象映射到數據庫，并提供URL路由來訪問MySQL數據庫的API。視圖層負責處理業務邏輯，并在必要時調用模型層和模板層。模板層負責將前端的HTML頁面呈現給用戶[11]。本文設計的基于Django的野生動物種群信息管理系統的具體架構如圖1所示。開發環境配置見表1。

2 功能分析和框架設計

2.1 功能分析

根據需求分析，結合當前的野生動物管理現狀以及現有的計算機技術特點，設計野生動物種群信息管理系統的主要功能。

2.1.1 管理登錄

管理登錄功能旨在實現管理員和超級管理員登錄系統；同時根據用戶角色，實現數據的增刪改查以及對數據庫的操作。

2.1.2 數據管理

數據管理旨在根據野生動物種群信息，設計數據庫以及對數據的增刪改查操作。實現的主要功能包括野生動物種群信息的添加、刪除和修改。在添加功能中，可添加動物名稱、單位、站點、經度、維度、群體特征、記錄時間、高程、照片等信息。在刪除功能中增加了“確認刪除”彈窗，以防止誤操作刪除數據。數據表展示詳細數據信息，并支持數據的修改功能，點擊“修改”按鈕即可跳轉到選中數據的修改界面，對數據進行修改并保存。

2.1.3 數據可視化

數據可視化旨在實現野生動物種群數據的可視化。實現的功能主要包括百度地圖的渲染、不同地圖類型之間的切換、顯示以經緯度坐標標記的數據點的散點圖，以及在單擊相應數據點時啟用彈出窗口顯示野生動物物種的詳細信息。

2.1.4 動物詳情

動物詳情功能旨在實現對野生動物形體特征、棲息環境、生活習性、分布范圍的詳細介紹。實現的主要功能包括介紹野生動物的詳細信息，展示個體圖像。該功能便于管理人員對野生動物有更多的了解，進而采取更有效的方法對野生動物進行管理和保護。

2.2 框架設計

野生動物種群信息管理系統是基于Django框架設計開發的，采用B/S架構，可在Web環境下運行，具有良好的跨平臺性和擴展性。系統的架構設計共分為三個層次，如圖2所示。

在表示層，采用了模板引擎技術，可以實現用戶界面的動態展示和交互。Django使用基于Python的模板語言來編寫模板，使得開發者可以更方便地處理動態內容，并且可以減少代碼重復。模板引擎的工作原理是通過模板繼承、變量、標簽和過濾器等元素來組織模板內容，并將這些元素和數據進行渲染，生成最終的HTML 頁面。這種技術使得開發者可以輕松地創建美觀、交互性強的用戶界面，而無需了解太多的前端技術。

在業務邏輯層，系統實現了對野生動物種群信息的增刪改查等基本功能，并且能夠處理用戶提交的請求并返回相應的結果。在Django中，業務邏輯層通常由視圖函數來實現。視圖函數的主要工作是根據用戶請求的URL，從數據庫中獲取相應的數據，然后將這些數據渲染到模板中，最終生成 HTML頁面并返回給用戶。

在數據層，系統使用MySQL數據庫實現數據存儲，可以快速地處理大量數據并保證數據的完整性和安全性；還可以定義模型方法和查詢方法，使得開發者可以輕松地對數據進行操作。

3 系統各模塊實現

3.1 登錄模塊的實現

管理員通過登錄模塊進入系統，可以確保系統數據的穩定性和安全性。管理員進入到登錄頁面，會發起一個POST請求生成一個圖形驗證碼，輸入用戶名、密碼、驗證碼后點擊登錄，系統會先進行驗證碼的匹配，匹配失敗時會重新發起請求，調用check_code（）函數更新驗證碼，并返回到登錄界面；驗證碼匹配成功時則調用login（）函數對GET請求獲取的form進行驗證，若驗證成功，系統將獲取用戶名、密碼和驗證碼，再從數據庫的Admin表獲取該用戶的用戶名和加密密碼，以校驗用戶名和密碼是否正確；若驗證失敗，則返回錯誤提示。用戶登錄成功后將跳轉到數據首頁進行數據的增刪改查操作以及可視化的交互操作。

3.2 數據管理模塊的實現

數據管理模塊可實現動物名稱、單位、站點、經度、維度、群體特征、記錄時間、高程、圖片等信息的添加、刪除、修改、查詢四大功能，數據管理界面如圖3所示。

添加功能的實現：管理員通過點擊“新增動物信息”按鈕進入對應頁面，并使用permission_require裝飾器授權用戶新增權限；同時在indexadd.py中創建Modelform表單。在以GET方式請求進入頁面時，需要指定顯示在表單中的字段，以保證前端能正確展示表單內容。管理員填寫完數據后以POST方式提交表單內容，在后端的index_add函數中，is_valid（）方法會驗證表單的合法性。如果表單內容合法，使用save（）方法將其保存到數據庫中，相當于在IndexList表中插入一條新數據，并使用redirect（）方法將頁面重定向到指定位置。如果表單內容不合法，使用render_to_response（）方法返回新增界面，以供用戶重新填寫表單內容。

刪除功能的實現：當管理員在數據管理界面對指定數據進行刪除時，點擊“刪除”按鈕，會觸發彈窗并且調用bindBtnDeleteEvent（）函數，獲取當前行的ID并賦值給全部變量。為了保護數據安全，設置了再次確認機制，彈窗里會有“確認刪除”按鈕，當點擊“確認刪除”按鈕時會調用bindBtnCon?rmDeleteEvent（）函數，該函數會把ID傳遞給后端，后端執行index_delete（）函數時，根據傳遞的參數ID，利用objects.?lter（）.delete（）方法，即可刪除指定數據。

修改功能的實現：當管理員需要修改指定數據時，可點擊編輯按鈕，隨后系統會依據所選記錄的ID參數，跳轉到編輯頁面。在此頁面，系統通過GET方法從數據庫查詢要修改的種群信息記錄的ID，獲取對應的實例對象，并將其渲染至表單，以供用戶修改。而當用戶使用POST方法提交表單內容時，系統會對表單進行合法性校驗，更新數據庫中對應的數據記錄，最后使用save（）方法將修改后的結果保存至數據庫。

查詢功能的實現：在野生動物種群信息管理系統中，管理員能夠快速查詢動物信息。此功能由查詢結果顯示視圖函數index_list（）實現，其中定義了get（）方法。在路由映射模式下，URLconf會把搜索請求分配給index_list（）來處理。該函數會根據用戶提交的表單信息進行查詢，遍歷全部動物種群信息并使用objects.all（）方法獲取全部信息；接著根據查詢條件，通過objects.?lter（）方法過濾出符合關鍵字查詢的動物名稱；最后使用render（）方法將查詢結果呈現在前端。

3.3 分析管理模塊的實現

分析管理模塊主要實現對種群信息的深入分析與展示功能。其中，借助百度地圖可視化，種群信息里的經緯度坐標會以散點圖的形式展示于地圖之上。若要開始使用百度地圖API，首先要獲取API密鑰，并將其嵌入模板。之后，利用VAR關鍵字聲明變量來初始化地圖，創建地圖實例，方便后續操作使用。通過設置map.centerAndZoom參數確定地圖的中心點坐標與級別，從而保證地圖加載時顯示正確的位置和縮放級別。在JavaScript中，使用function來定義addMarker（）函數以實現坐標定位，利用infoWindow變量定義彈窗，并且采用Ajax請求獲取彈窗信息。分析管理模塊界面如圖4所示。

4 結 語

本文開發了一個基于Django的野生動物信息管理系統，主要包括三大模塊：管理員模塊、數據管理模塊和數據展示模塊。該系統能夠幫助野生動物管理人員更加高效地收集和管理野生動物種群信息，有望成為野生動物管理工作的重要輔助工具。

注：本文通訊作者為郭盤江。

參考文獻

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[11] 郭守文. 基于 Django 的智慧社區后臺管理系統設計與實[D].杭州： 浙江工業大學，2016.

收稿日期：2024-04-28 修回日期：2024-05-30

作者簡介：秋 怡（1984—），女，助理工程師，研究方向為數字林業。

郭盤江（1972—），男，碩士，副教授，研究方向為動物生態學、保護生物學。