CN115048566B - 一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，本发明综合应用地理信息系统、遥感和全球定位系统开发外来入侵物种数据共享与服务平台，RS用于入侵物种调查监测路线规划，GPS用于现场调查和数据采集，利用信息化的技术手段对入侵物种多专题数据的连接、映射，提取入侵生物起源、分布、扩散等时空相关的关键性信息；通过数据清洗、融合与重构，形成全息的入侵生物大数据，建立交互式入侵生物共享与服务平台，利用WebGIS及相关可视化技术将结果可视化、地图化，并提供地图和数据服务；平台的建设能够较好的解决入侵生物数据快速增长与数据获取实效的矛盾，为权限用户提供了高效、便捷、可交互、体验良好的交互界面及入侵生物数据产品服务。
Description
技术领域
本发明涉及生物入侵相关领域，尤其涉及一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统。
背景技术
外来入侵物种对自然生态系统、生物多样性和人类健康造成了严重的威胁。及时的了解、整合、开放共享有关外来物种的准确，详细和及时的信息，例如物种分布，扩散情况、传播路径等，对入侵生物的进入、定植、扩散、防控和预警的研究中有重要意义。
生物入侵是21世纪重要的生态问题之一，是仅次于栖息地丧失而威胁生物多样性的第二大因素，我国地域辽阔，气候类型复杂多样，几乎所有生态系统都有外来入侵物种的分布，对我国生态环境、经济发展和人民群众健康造成严重影响。随着信息技术的发展，生物多样性及入侵生物数据爆发式增长进入了“大数据时代”，基于这些海量数据国内外学者在生物多样性等方面取得了一系列的成果，同时，这些海量数据的整合、开放共享和挖掘在入侵生物的进入、定植、扩散、防控和预警的研究中有重要意义。
国际上关注生物入侵研究已久，近年来随着入侵生物信息学的快速发展及国际间合作增多，全球和区域水平的生物多样性及入侵物种数据库不断建立和完善。全球性的专业数据库包括：Global Invasive Species Database、Invasive Species Compendium、Global Biodiversity InformationFacility(GBIF)等；区域及国家水平的专业数据库包括：Invasive and Exotic Species ofNorthAmerica、NorthAmerican Plant ProtectionOrganization’s PhytosanaryAlert System、EPPO Lists ofInvasiveAlien Plants、CooperativeAgricultural Pest Survey、Early Detection and Distribution MappingSystem等，这些数据库提供了数量众多的物种分布信息，为入侵生物科学研究提供了有力支撑，也为国际间外来入侵生物防控交流、资源共享和公众的科普教育提供了信息化服务平台。但从全球生物多样性及入侵生物在线数据资源分布看，亚洲整体上属于数据贫乏的区域。
中国专利：CN202210179712.9的公开了一种基于高阶网络的海运数据生物入侵可视化方法及系统，该方法包括：获取海运数据并根据海运数据生成港口之间的生物入侵概率；基于港口之间的生物入侵概率，结合海运数据构建生物入侵高阶网络；基于生物入侵高阶网络生成港口入侵风险，并进行可视化展示。该系统包括：概率计算模块、网络构建模块和展示模块，通过使用本发明，能够利用海运数据构建高阶网络，并有效展示高阶网络的各项数据，从而更好地进行生物入侵可视化分析。本发明作为一种基于高阶网络的海运数据生物入侵可视化方法及系统，可广泛应用于生物入侵预测领域。
上述专利及在国内最早建立的专业生物入侵网站是“中国入侵生物网”，此后随着入侵生物的研究快速发展各类以“外来物种”为主题的信息系统相继出现，涵盖了综合类物种、特定物种以及区域性等不同尺度，这些信息系统为外来入侵物种的研究发挥着重要的作用，然而与国际间共享平台相比，国内外入侵生物数据资源库存在一定的差距，如入侵物种种类不齐全、基础信息不完善、共享程度低等。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明提供一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，主要可提供地图浏览操作、数据查询功能及动态可视化演示功能，包括：
平台框架，其整体架构包括基础层、数据层、应用支持层、应用层和服务层及标准规范体系和安全保障体系，来对中国外来入侵生物时空数据实现共享服务；
入侵生物数据存储单元，按照数据结构分类，入侵生物共享平台数据可以分为结构化、半结构和非结构化三类；针对外来入侵生物数据来源多样，结构多样的特性，对数据进行分类设计，将结构化、半结构化和非结构化数据进行分离；
功能模块单元，分为数据查询模块和数据可视化模块，数据查询模块用于对入侵生物数据库内信息进行检索，数据可视化模块为入侵生物研究与防控协作提供数据应用与数据可视化分析应用工具；
入侵生物地理空间可视化单元，通过将入侵生物空间数据可视化，能够了解外来入侵物种的数量、地理分布、潜在危害，包括：
Web Mercator投影单元，用于将入侵生物数据共享投影于在线地图；
基于点的地理空间数据可视化单元，利用外来入侵物种的调查、发生的具体地点，通过这些具体的点位信息来设计数据的空间分布可视化方式；
基于线的地理空间数据可视化单元，采用可视化交互的方式将电子地图与大数据相结合，入侵生物路径溯源，在地图上结合时间轴，用矢量的流动线，动态、实时、直观的表现入侵生物的入侵轨迹与特征。
优选的，所述表现层与应用层：为外来入侵生物数据共享与服务平台，以web浏览器为载体对外来入侵生物数据的表达与显示，为用户提供地图浏览操作、基础数据检索、调查数据检索和动态可视化服务，是直接与用户进行交互的图层；
应用支撑层：是支撑入侵生物平台运行的技术组件或产品，主要分为系统框架、图表组件、GIS组件、统一权限管理组件、统一用户组件，通过接收处理来自用户的请求，处理相关入侵生物业务逻辑，并根据请求类型和请求内容调用数据层的数据服务，对数据进行分析处理，再将结果反馈给表现层；
数据层：数据层是支撑应用层数据基础，包括入侵生物的基础数据、调查数据、时空分布数据、溯源数据及口岸拦截数据，负责对多源异构入侵生物数据进行组织和管理，为系统存取数据提供保障。
优选的，所述入侵生物数据存储单元，其中入侵生物基础信息、入侵生物调查数据中的标题数据格式较为固定，经过专人收集整理过，适合于传统的关系型数据库，可通过对数据进行分析、设计合适的表结构和表间关系，调查信息数据中由于调查物种不同及调查单位原因，且采样间隔等不同因素影响，无法做到固定不变，但其数据组成具有统一化标准，因此属于半结构化，数据入侵生物时空分布数据中的入侵生物空间分布数据及各类调查数据中的图片、视频数据属于非结构数据；
数据分离后，设计一对多和多对对的表结构，并选取常用查询字段(物种直接存储于入侵生物基本数据表，再对各表设置主键、表间外键关联及建立关联表。
优选的，所述数据查询模块实现对入侵生物数据库中的入侵生物基本数据和调查数检索，并将结果返回显示在地理地图上，根据不同用户的需求可分为简单检索(按入侵生物的中文名检索、拉丁名检索、中文拼音检索等)，高级检索(行政区划检索、物种分类检索、入侵时间检索、生境类型检索、调查人检索、调查单位检索等，且检索条件可多选)；
所述数据可视化模块是服务平台的核心模块之一，平台通过动态展示入侵生物时空分布信息、口岸拦截信息和入侵生物溯源信息，为入侵生物研究与防控协作提供数据应用与数据可视化分析应用工具，分析大区域跨境入侵生物的侵入风险，追踪跨境入侵生物发生、发展历史，解析跨境入侵生物群扩散规律，阐释某一生物或类群的入侵可能性，为入侵种预警分析提供大量的信息支持。
优选的，所述入侵生物地理空间可视化单元中具有三种面向入侵生物迁徙、扩散和地理空间之间关联的交互式可视化探索的时空分析工具，利用移动轨迹、区域属性、地理空间层次等手段将抽象的入侵生物数据直观地映射为视觉可感知的图形和符号，让用户感受到入侵生物的扩散，迁徙和入侵压力等效果。
优选的，所述Web Mercator投影时需要进行如下的坐标转换：
式中λ代表经度，代表纬度，经纬度的单位为弧度。
优选的，所述基于点的地理空间数据可视化单元采用点聚类分析的方法，在保持数据空间分布特征不变的情况下，对数据进行聚类，根据比例尺，显示不同的数量和层级，随地图缩放可显示到每个具体点位的可视化效果，让用户更加清晰明朗，同时辅以适当的颜色方案，使用户能容易的区分，具体步骤如下：首先将地图按经纬网划分成若干个单元；第二，将每个调查点和入侵物种发生的空间位置点落到正方形中；第三，计算各单元格网的质心位置；最后对落入某一范围内的点位进行合并。
优选的，所述基于线的地理空间数据可视化单元中入侵生物溯源路径图以动态地图+矢量空间组织+全局地图+连续性+平面投影+2D空间维度等6个维度为主，共同构成了入侵生物入侵活动的可视化表达结果，动态指的是地图的视觉符号的状态，采用运动的视觉表达来模拟入侵生物的入侵轨迹；矢量指入侵轨迹的空间组织形式，矢量的运动线条表述入侵的轨迹，通过这些不同维度的视觉搭配，可以表述入侵生物的入侵轨迹，增强对入侵生物扩散的时空感觉。
本发明的有益效果：
本发明综合应用地理信息系统(GIS)、遥感(RS)和全球定位系统(GPS)开发外来入侵物种数据共享与服务平台，RS用于外来入侵物种调查监测路线规划，GPS用于现场调查和数据采集，以确保准确的时候获取调查数据，利用信息化的技术手段对外来入侵物种多专题数据的连接、映射，提取入侵生物起源、分布、扩散等时空相关的关键性信息；通过数据清洗、融合与重构，形成全息的入侵生物大数据，建立交互式入侵生物共享与服务平台，利用WebGIS及相关可视化技术将结果可视化、地图化，并提供地图和数据服务；平台的建设能够较好的解决入侵生物数据快速增长与数据获取实效的矛盾，为权限用户提供了高效、便捷、可交互、体验良好的交互界面及入侵生物数据产品服务。
附图说明
图1是本发明平台框架设计示意图；
图2是本发明入侵生物数据结构示意图；
图3是本发明外来入侵物种数据库库模型图示意图；
图4是本发明入侵生物共享与服务平台功能模块设计示意图；
图5是本发明点聚类过程示意图；
图6是本发明入侵生物溯源地图的维度结构示意图；
图7是本发明技术路线示意图；
图8是本发明入侵生物数据查询方式示意图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例进行详细阐述。
本发明提供一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，
1、平台框架设计
外来入侵生物时空数据共享服务平台采用分层设计方案，整体架构包括基础层、数据层、应用支持层、应用层和服务层及标准规范体系和安全保障体系，具体如图1所示：
(1)表现层与应用层：为外来入侵生物数据共享与服务平台，以web浏览器为载体对外来入侵生物数据的表达与显示，为用户提供地图浏览操作、基础数据检索、调查数据检索和动态可视化服务，是直接与用户进行交互的图层。
(2)应用支撑层：是支撑入侵生物平台运行的技术组件或产品。主要分为系统框架、图表组件、GIS组件、统一权限管理组件、统一用户组件等。通过接收处理来自用户的请求，处理相关入侵生物业务逻辑，并根据请求类型和请求内容调用数据层的数据服务，对数据进行分析处理，再将结果反馈给表现层
(3)数据层：数据层是支撑应用层数据基础，包括入侵生物的基础数据、调查数据、时空分布数据、溯源数据及口岸拦截数据等。负责对多源异构入侵生物数据进行组织和管理，为系统存取数据提供保障。
2、存储方案设计
本项目所收集的外来入侵数据包括三大块即“有什么？”，“是什么？”、“在哪里？”、“怎么样？”，具体如图2所示。第一部分是“有什么？”，“是什么？”，主要是中国外来入侵物种基础信息，收录了我国885多种外来入侵物种基本信息，包括物种的名称、拉丁名、原产地、分类地位、空间分布信息、入侵时间、栖息地、危害情况、图片信息和相关参考文献等信息。第二部分是，“在哪里”，存储的是外来入侵调查信息，总计采集各类入侵生物数据10.936万条，图片信息数据90G，图集2万余张，包括外来生物问卷调查、外来入侵生物排查、外来入侵植物普查、节肢动物普查、病害普查等五类调查数据。第三类是“怎么样”，主要是入侵生物溯源数据包含了200种入侵物种的时空分布信息数据，回答了物种从哪里来到哪里去，在哪的信息；200种入侵物种近10年的口岸拦截信息20余万条；
按照数据结构分类，入侵生物共享平台数据可以分为结构化、半结构和非结构化三类。其中入侵生物基础信息、入侵生物调查数据中的标题数据格式较为固定，经过专人收集整理过，适合于传统的关系型数据库，可通过对数据进行分析、设计合适的表结构和表间关系。调查信息数据中由于调查物种不同及调查单位原因，且采样间隔等不同因素影响，无法做到固定不变，但其数据组成具有统一化标准，因此属于半结构化。数据入侵生物时空分布数据中的入侵生物空间分布数据及各类调查数据中的图片、视频数据属于非结构数据。
针对外来入侵生物数据来源多样，结构多样的特性，对数据进行分类设计，将结构化、半结构化和非结构化数据进行分离。并根据实际需求设计了一对多和多对对的表结构。同时，为了减少用户查询操作时间，选取一些常用查询字段(物种中文名称、物种拉丁名称、物种拼音等)直接存储于入侵生物基本数据表(元数据表)中如图3。最后对各表设置合理的主键、表间外键关联及建立关联表来增强数据库的健壮性。
3、功能模块设计
外来入侵生物数据共享服务平台主要可提供地图浏览操作、数据查询功能及动态可视化演示功能。其中数据查询功能可分为基础数据检索与调查数据检索；动态可视化演示功能包括入侵生物时空分布，入侵生物溯源，口岸拦截时空分布。服务平台的功能模块设计如图4所示；
数据查询模块实现对入侵生物数据库中的入侵生物基本数据和调查数检索，并将结果返回显示在地理地图上，根据不同用户的需求可分为简单检索(按入侵生物的中文名检索、拉丁名检索、中文拼音检索等)，高级检索(行政区划检索、物种分类检索、入侵时间检索、生境类型检索、调查人检索、调查单位检索等，且检索条件可多选)；
数据可视化模块是服务平台的核心模块之一，平台通过动态展示入侵生物时空分布信息、口岸拦截信息和入侵生物溯源信息，为入侵生物研究与防控协作提供数据应用与数据可视化分析应用工具。分析大区域跨境入侵生物的侵入风险，追踪跨境入侵生物发生、发展历史，解析跨境入侵生物群扩散规律，阐释某一生物或类群的入侵可能性，为入侵种预警分析提供大量必要的信息支持。
4、入侵生物地理空间可视化技术
地图是可视化的一种重要表达方式，通过将入侵生物空间数据可视化，能够清晰直观的了解外来入侵物种的数量、地理分布、潜在危害，有效的回答入侵物种“有什么？”、“是什么？”、“在哪里？”、“怎么样？。对我国外来入侵物种的监测、防控有重要的意义；
入侵生物地理空间数据是指用于描述入侵生物的传入、发生及传播的空间位置、空间分布、空间变化规律等方面的数据，具有多源异构的特征。入侵生物地理可视分析是指综合运用地理信息技术、可视化分析技术，利用互联网交互方式，借助数据挖掘的工具，探索入侵生物地理空间数据过程、发生和潜在对象的时空动态、空间关联等特征，并将其空间关系直观的展示出来；
本平台设计了三种面向入侵生物迁徙、扩散和地理空间之间关联的交互式可视化探索的时空分析工具,利用移动轨迹、区域属性、地理空间层次等手段将抽象的入侵生物数据直观地映射为视觉可感知的图形和符号，让用户清晰明了的感受到入侵生物的扩散，迁徙和入侵压力等效果。
4.1、Web Mercator投影
在线地图是地理空间数据可视化及数据共享最流行的方式，而Web Mercator(墨卡托)(EPSG)投影是其最受欢迎的平面坐标系。它通过将地球映射到球体来简化标准墨卡托投影从，而实现更简单(因此更快)的计算，此外Web Mercator还可以轻松支持Web地图服务要求，用于索引“世界地图”，并允许连续平移和缩放到任何区域，不受比例和位置的限制。目前已被谷歌地图、微软Bing地图、ESRI在线地图等采用，已经成为在线地图的事实标准。
在使用Web Mercator投影时需要进行如下的坐标转换：
式中λ代表经度，代表纬度，经纬度的单位为弧度。
4.2基于点的地理空间数据可视化
空间位置信息是外来入侵物种调查和分析的基础，是指外来入侵物种的调查、发生的具体地点，本研究通过这些具体的点位信息来设计数据的空间分布可视化方式。具体的，是根据各区域分布的入侵生物文献报道入侵次数的数量级，在地图上用不同颜色的圆形地图标记，按照入侵次数由少到多用黄蓝绿红色表示。地图标记上的数字代表该区域入侵生物的文献报道入侵次数，且标记可随地图缩放具体显示下级行政区划入侵生物分布信息。
随着数据的不断增加，地图上的标记点在一定的比例尺下，容易造成堆叠问题，妨碍了数据的感知，本研究采用点聚类分析的方法，在保持数据空间分布特征不变的情况下，对数据进行聚类，根据比例尺，显示不同的数量和层级，随地图缩放可显示到每个具体点位的可视化效果，让用户更加清晰明朗，同时辅以适当的颜色方案，使用户能容易的区分。具体步骤如下：首先将地图按经纬网划分成若干个单元；第二，将每个调查点和入侵物种发生的空间位置点落到正方形中；第三，计算各单元格网的质心位置；最后对落入某一范围内的点位进行合并，其过程如图5所示。
4.3基于线的地理空间数据可视化
迁徙地图基于线状地理空间可视化经典可视化案例，它采用可视化交互的方式将电子地图与大数据相结合。入侵生物路径溯源，在地图上结合时间轴，用矢量的流动线，动态、实时、直观的表现入侵生物的入侵轨迹与特征。点击当前溯源路径，弹出窗口显示该种入侵生物在当前路径的溯源信息，其结构如图6所示，入侵生物溯源路径图以动态地图+矢量空间组织+全局地图+连续性+平面投影+2D空间维度等6个维度为主，共同构成了入侵生物入侵活动的可视化表达结果。动态指的是地图的视觉符号的状态，采用运动的视觉表达来模拟入侵生物的入侵轨迹；矢量指入侵轨迹的空间组织形式，矢量的运动线条能够很好的表述入侵的轨迹从哪里来到哪里去。通过这些不同维度的视觉搭配，可以更加直观和形象的表述入侵生物的入侵轨迹，增强对入侵生物扩散的时空感觉。
本发明提供一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，
1、服务平台实现
入侵生物时空数据是入侵生物数据与地理时空数据的融合应用，即在统一的时空基准(空间、时间)下活动与时空中与位置直接或间接关联的入侵生物数据。入侵生物时空大数据平台把各种分散的入侵生物数据(点、线、面)数据汇集在一起，通过数据分析与挖掘来揭示入侵生物的本质规律，根据入侵生物所涉及数据的特点，平台基于ArcGIS Server平台，选择Sqlserver和ArcGIS SDE混合数据库设计,以JSON、XML、XSD、XSL来存储入侵生物的地理空间信息及其熟悉数据，编程实现入侵生物资料数据的批量自动入库，采用基于消息中间件和Web Service的分布式体系结构来进行设计，所有的业务逻辑都封装在WebService服务里面，主要的数据通信通过消息中间件来实现，并通过J2EE实现入侵生物数据的处理、分析和可视化，最终利用Web服务器进行发布，实现用户的访问，平台技术路线实现方案如图7所示。
2、服务平台应用
2.1、平台首页
系统提供了基于WebGIS的交互式直观地理界面，采用了扁平化设计使信息内容得到了聚集，让用户可以快速找到门户网站中提供的资源，不熟悉GIS的用户也可以轻松使用，提高了用户浏览页面的效率，包含了四大部分：A区域是系统菜单功能，包括入侵生物基础数据检索、入侵生物调查数据检索和入侵生物数据动态展示等；B区域是入侵生物信息的可视化界面，用户可以点击交互查询各省份的入侵生物数据；C区域是各省的入侵生物统计信息情况；D区域为时间按钮用户可以通过该功能查询入侵生物的动态变化情况。
2.2平台数据查询
在平台上用户可以根据多种方式(图8)查询包括入侵生物的空间数据、入侵生物调查数据及入侵生物溯源数据，并通过不同的可视化方法在地图上显示查询结果，最后用户单击地图上的信息可以获取详细的信息。
对于用户的查询结果，平台提供了不同类型的展示形式，分为四种展示，A展示野外调查数据分布情况，通过该查询可以清晰的了解入侵生物全国的调查情况，及各单位的调查数据空间分布情况，适合于评估调查区域的广度、丰度及对各调查单位和调查人的工作成效；B展示的是某一省份的入侵生物入侵情况，通过与地图的交互直观的了解不同省份入侵生物现状；C展示的是某种入侵物种入侵的地理空间分布、原产地、入侵时间、栖息地等详细的信息；D则是对某种入侵物种调查在不同区域发现的频次，以统计图表的形式来展示。
2.3入侵生物时空可视化
平台共选取了200种具有明显分布、扩散特征或引起严重生态社会有害影响的入侵生物作为典型生物入侵时空分布可视化展示。入侵生物的时空可视化分为入侵生物口岸拦截时空分布、入侵生物扩散时空变化和入侵生物溯源时空可视化等三类。
(1)入侵生物口岸拦截可视化：该功能可以查询某种入侵生物在我国口岸拦截的时空分布信息特征，通过简单检索入侵生物的中文学名/拉丁学名，可在地图上标记拦截到其的口岸位置信息，各口岸点位用不同颜色、大小的模拟夜光点位效果显示不同拦截频次等级，并按照拦截时间先后顺序结合时间轴动态演示。右侧弹窗可得到入侵生物信息列表，点击具体生物名称，在地图上用红色点位标记该入侵生物的空间位置拦截信息。并可随地图缩放至较大级别时，点击某个拦截口岸点位，弹窗显示其拦截到该种入侵生物的详细拦截信息(包括拦截口岸所属省份、机构名、拦截时间、拦截频次)还可通过高级检索拦截时间、口岸单位名称、口岸所属省份，获得相应条件下的入侵生物拦截信息的地图可视化表达；
(2)入侵生物时空扩散：入侵生物按照入侵生物中文学名/拉丁学名/别名检索该入侵生物的时空分布情况，在可切换的中国/世界地图上按照生物入侵的时间先后顺序依次高亮显示当前分布区域，结合时间轴动态地展现入侵生物的时空分布特征。点击高亮区域，可弹窗显示当前该种入侵生物的时空分布信息(历史及当前入侵发现时间、行政区划、经纬度、寄主情况、生境、参考依据、备注等)；
(3)入侵生物溯源可视化：对某种入侵生物进行入侵轨迹分析，动态展示入侵生物溯源信息，可据此分析大区域跨境入侵生物的侵入风险、发生、发展历史，解析跨境入侵生物群扩散规律，为入侵种预警分析提供大量必要的信息支持。根据溯源数据是否依据文献资料推测，溯源可视化可分为文献溯源可视化和研究性溯源可视化，其中，文献溯源包括模糊推测的生物入侵路径，研究型溯源包括较为详细的生物入侵路径。通过检索某种入侵生物的中文学名/拉丁学名/物种别名，对入侵生物在地图上进行溯源轨迹的动态可视化演示。在地图上结合时间轴用带方向的流动线表现生物入侵轨迹，根据溯源类型的不同，用不同颜色/样式的线条表达生物入侵路径，高亮显示其随时间先后顺序迁移的空间轨迹，点击当前高亮路线弹出窗口显示该种入侵生物的溯源信息(来源地、传入地、当地经纬度、传入时间、是否来自国内、是否具有相关文献依据、文献作者、题目、发表时间、期刊名称)。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，其特征在于：提供地图浏览操作、数据查询功能及动态可视化演示功能，包括：
平台框架，其整体架构包括基础层、数据层、应用支撑层、应用层和服务层及标准规范体系和安全保障体系，来对中国外来入侵生物时空数据实现共享服务；
入侵生物数据存储单元，按照数据结构分类，入侵生物共享平台数据分为结构化、半结构和非结构化三类；针对外来入侵生物数据来源多样，结构多样的特性，对数据进行分类设计，将结构化、半结构化和非结构化数据进行分离；
功能模块单元，分为数据查询模块和数据可视化模块，数据查询模块用于对入侵生物数据库内信息进行检索，数据可视化模块为入侵生物研究与防控协作提供数据应用与数据可视化分析应用工具；
入侵生物地理空间可视化单元，通过将入侵生物空间数据可视化，能够了解外来入侵物种的数量、地理分布、潜在危害，包括：
Web Mercator投影单元，用于将入侵生物数据共享投影于在线地图；
基于点的地理空间数据可视化单元，利用外来入侵物种的调查、发生的具体地点，通过这些具体的点位信息来设计数据的空间分布可视化方式；
基于线的地理空间数据可视化单元，采用可视化交互的方式将电子地图与大数据相结合，入侵生物路径溯源，在地图上结合时间轴，用矢量的流动线，动态、实时、直观的表现入侵生物的入侵轨迹与特征；
表现层与应用层：为外来入侵生物数据共享与服务平台，以web浏览器为载体对外来入侵生物数据的表达与显示，为用户提供地图浏览操作、基础数据检索、调查数据检索和动态可视化服务，是直接与用户进行交互的图层；
应用支撑层：是支撑入侵生物平台运行的技术组件或产品，分为系统框架、图表组件、GIS组件、统一权限管理组件、统一用户组件，通过接收处理来自用户的请求，处理相关入侵生物业务逻辑，并根据请求类型和请求内容调用数据层的数据服务，对数据进行分析处理，再将结果反馈给表现层；
数据层：数据层是支撑应用层数据基础，包括入侵生物的基础数据、调查数据、时空分布数据、溯源数据及口岸拦截数据，负责对多源异构入侵生物数据进行组织和管理，为系统存取数据提供保障。
2.根据权利要求1所述一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，其特征在于：所述入侵生物数据存储单元，其中入侵生物基础信息、入侵生物调查数据中的标题数据格式较为固定，经过专人收集整理过，适合于传统的关系型数据库，通过对数据进行分析、设计合适的表结构和表间关系，调查信息数据中由于调查物种不同及调查单位原因，且采样间隔不同因素影响，无法做到固定不变，但其数据组成具有统一化标准，因此属于半结构化，数据入侵生物时空分布数据中的入侵生物空间分布数据及各类调查数据中的图片、视频数据属于非结构数据；
数据分离后，设计一对多和多对多的表结构，并选取常用查询字段，物种直接存储于入侵生物基本数据表，再对各表设置主键、表间外键关联及建立关联表。
3.根据权利要求1所述一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，其特征在于：所述数据查询模块实现对入侵生物数据库中的入侵生物基本数据和调查数检索，并将结果返回显示在地理地图上，根据不同用户的需求分为按入侵生物的名称为关键词的简单检索以及包含区域、物种分类、入侵时间、生境类型、调查人为多选条件的高级检索方式；
所述数据可视化模块是服务平台的核心模块之一，平台通过动态展示入侵生物时空分布信息、口岸拦截信息和入侵生物溯源信息，为入侵生物研究与防控协作提供数据应用与数据可视化分析应用工具，分析大区域跨境入侵生物的侵入风险，追踪跨境入侵生物发生、发展历史，解析跨境入侵生物群扩散规律，阐释某一生物或类群的入侵可能性，为入侵种预警分析提供大量的信息支持。
4.根据权利要求1所述一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，其特征在于：所述入侵生物地理空间可视化单元中具有三种面向入侵生物迁徙、扩散和地理空间之间关联的交互式可视化探索的时空分析工具，利用移动轨迹、区域属性、地理空间层次手段将抽象的入侵生物数据直观地映射为视觉可感知的图形和符号，让用户感受到入侵生物的扩散，迁徙和入侵压力效果。
5.根据权利要求1所述一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，其特征在于：所述Web Mercator投影时需要进行如下的坐标转换：
式中λ代表经度，代表纬度，经纬度的单位为弧度。
6.根据权利要求1所述一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，其特征在于：所述基于点的地理空间数据可视化单元采用点聚类分析的方法，在保持数据空间分布特征不变的情况下，对数据进行聚类，根据比例尺，显示不同的数量和层级，随地图缩放可显示到每个具体点位的可视化效果，让用户更加清晰明朗，同时辅以适当的颜色方案，使用户能容易的区分，具体步骤如下：首先将地图按经纬网划分成若干个单元；第二，将每个调查点和入侵物种发生的空间位置点落到正方形中；第三，计算各单元格网的质心位置；最后对落入某一范围内的点位进行合并。
7.根据权利要求1所述一种外来入侵生物数据共享与服务平台系统，其特征在于：所述基于线的地理空间数据可视化单元中入侵生物溯源路径图以动态地图+矢量空间组织+全局地图+连续性+平面投影+2D空间维度6个维度为主，共同构成了入侵生物入侵活动的可视化表达结果，动态指的是地图的视觉符号的状态，采用运动的视觉表达来模拟入侵生物的入侵轨迹；矢量指入侵轨迹的空间组织形式，矢量的运动线条表述入侵的轨迹，通过这些不同维度的视觉搭配，可以表述入侵生物的入侵轨迹。
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