日本鬣羚在富士山-丹沢山地区的出/没地点
及其生境因子数据集内容与研发

土光智子*，陈文波

日本庆应义塾大学SFC研究所，藤泽 2520882

摘  要：日本鬣羚（Naemorhedus crispus）是日本特有和稀有哺乳动物物种，被誉为日本自然遗迹。作者在日本富士-丹沢地区共采集到319个地点的记录，其中160个是日本鬣羚的出现地点，其余159个地点没有日本鬣羚出现。每一个记录点均采集了14个与日本鬣羚生存相关的生境因子。在该数据集的基础上，作者于2013年发表了一篇题目为“The geographical distribution and habitat use of Japanese serow (Naemorhedus crispus) in the Fuji-Tanzawa region, Japan”的论文（Journal of Environmental Information Science, 41: 53-62）。土光智子的硕士学位论文“Modeling of species geographic distribution for assessing present needs for the ecological networks: case study of Fuji region and Tanzawa region, Japan”（2007）的部分结论也是基于此项调查的部分内容。日本鬣羚的生境因子包括海拔高度、坡度、年降水量、年最高气温、年最低气温、到河流的距离、到所有道路的距离、到高速公路的距离、到普通道路的距离、到小路和石砌台阶的距离、到宽路（路宽超过13 m）的距离、到窄路（路宽在13 m以内，含13 m）的距离、NDVI（归一化植被指数）和植物群落（一级分类）的植被覆盖类型。数据集的格式是CSV格式（.csv）、Google Earth格式（.kmz）和Arc/Info格式（.shp）。投影基准面是日本大地基准面2000。用于生成这个数据集的栅格数据的空间分辨率是50 m，数据量321 KB。

关键词：日本鬣羚；富士-丹沢地区；物种出没记录；生境因子；日本

DOI: 10.3974/geodp.2017.01.15

1  前言

日本鬣羚（Naemorhedus crispus）是一种日本特有和稀有的哺乳动物（见图1）。它主要分布在日本本州、四国、九州的山区[1]。以前人们为了吃肉，或者获得皮毛，曾经过度捕猎日本鬣羚，以至日本鬣羚的数量大量减少。1934年，日本政府宣布日本鬣羚为国宝[2]，并称它为日本宝贵的自然遗迹。此后，日本政府为保护日本鬣羚制定国家政策和保护措施，日本鬣羚的种群数量有所恢复[2]。

作者一共采集到319个地点的记录，其中160个是日本鬣羚的出现地点，其余159个地点没有日本鬣羚出现。每一个记录点均采集了14个与日本鬣羚生存相关的生境因子。在

A. 日本政府通过各种渠道呼吁国民保护日本鬣羚，图为1952年日本邮政发行的日本鬣羚邮票

B. 日本鬣羚[3]
（长约80 cm，重约35 kg[4]）

C. 日本鬣羚的食物及其生境[3]

图1  日本鬣羚

 

该数据集基础上，Doko和Chen发表了一篇题目为“The geographical distribution and habitat use of Japanese serow (Naemorhedus crispus) in the Fuji-Tanzawa region, Japan”的论文[1]。 Doko, T.的硕士学位论文“Modeling of species geographic distribution for assessing present needs for the ecological networks: case study of Fuji region and Tanzawa region, Japan” （2007）[5]的部分结论也是基于此项调查的部分内容。

2  数据集元数据简介

日本鬣羚在日本富士-丹沢地区的出没地点及其生境因子数据集[6]的元数据简介见表1。

 

表1  日本鬣羚在日本富士-丹沢地区的出没地点及其生境因子数据集的元数据简表

条目

描述

数据集名称

日本鬣羚在日本富士-丹沢地区的出没地点及其生境因子数据集

数据集短名

JpSerow_env_FT

作者信息

土光智子L-6494-2016, 日本庆应义塾大学SFC研究所, dokochan@sfc.keio.ac.jp

陈文波L-5715-2016, 日本庆应义塾大学SFC研究所, chenwb3@gmail.com

地理区域

35°10ʹ-35°40ʹ N，138°30-139°20ʹ E          投影及数据标准  日本大地基准面

数据年代

2013                空间分辨率  50 m

数据格式

点数据，有CSV格式（.csv）、Google Earth格式（.kmz）和Arc/Info格式（.shp）

数据量

原始数据321 KB，压缩后为103 KB

数据集组成

本数据集共包括3个数据文件：

（1）Google Earth格式：dataset_serow_jgd2000.kmz，29 KB

（2）表格格式：dataset_serow_jgd2000.csv，43 KB

（3）GIS矢量数据.shp格式：dataset_serow_jgd2000_shape.zip，249 KB

基金项目

荷兰国际地球信息科学与地球观测研究所、日本科学促进会2012年伙伴基金补助项目（KAKENHI No.23-4520）；日本庆应义塾大学国际环境创新计划（日本教育文化体育科学与技术部，科学与技术促进策略基金）

出版与共享服务平台

全球变化科学研究数据出版系统 http://www.geodoi.ac.cn

地址

北京市朝阳区大屯路甲11号100101，中国科学院地理科学与资源研究所

数据共享政策

全球变化科学研究数据出版系统的“数据”包括元数据（中英文）、实体数据（中英文）和通过《全球变化数据学报》（中英文）发表的数据论文。其共享政策如下：（1）“数据”以最便利的方式通过互联网系统免费向全社会开放，用户免费浏览、免费下载；（2）最终用户使用“数据”需要按照引用格式在参考文献或适当的位置标注数据来源；（3）增值服务用户或以任何形式散发和传播（包括通过计算机服务器）“数据”的用户需要与《全球变化数据学报》（中英文）编辑部签署书面协议，获得许可；（4）摘取“数据”中的部分记录创作新数据的作者需要遵循10%引用原则，即从本数据集中摘取的数据记录少于新数据集总记录量的10%，同时需要对摘取的数据记录标注数据来源[7]

3  数据集研发方法

有关数据集获取的详细描述可以从作者在2013年发表的“The geographical distribution and habitat use of Japanese serow (Naemorhedus crispus) in the Fuji-Tanzawa region, Japan”[1]的论文，以及Doko T.的硕士论文[5]中查到。本文中，我们只对数据集的获取方法做概要介绍。

3.1  研究区域

研究区域位于日本的富士和丹沢地区，地理位置为35°10ʹN-35°40ʹN，138°30ʹE-139°20ʹE（日本大地基准面2000）（图2）。研究区域属于山区，包括富士山国家公园和丹沢山自然公园。这些公园境内包含多种景观类型，生物多样性很丰富，区域内有许多日本特有物种[1,8]。

 

图2  日本富士-丹沢地区遥感影像立体示意图[9]

红圈显示的是研究区域的大致范围

 

3.2  观测点记录的获取

首先，在一幅丹沢山地区图上标注出160个日本鬣羚出现地点的位置图[3]。这幅图是根据调查问卷和访谈制作的。调查问卷和访谈的主要对象是1993-1996年对丹沢山区进行研究的调查人员（57人）、当地公园的导游（100人）、自然保护组织的成员（32人）和登山协会会员（72组）等[3]。这些被调查和访谈的对象对日本鬣羚在丹沢区域的主要活动地点比较了解。这个调查的目的是采集日本鬣羚栖息在丹沢地区被观测到的信息[3]。这幅图的范围包括了丹沢山的整个地区。

其次，将地图进行数字化几何校正，使其带有坐标信息。由于地图中有河流的位置信息，作者根据河流就能很容易地选择地面控制点，然后运用1阶多项式仿射变换，对扫描的地图进行校正。相应的均方根误差是251 m。基于校正的图象，将160个点进行手工数字化。地理坐标在ArcMap中自动计算生成。

由于缺乏日本鬣羚没有在某地出现的精确数据，作者所采取的日本鬣羚没有出现的数据是采用土光智子的方法论[8]并从日本哺乳动物全国分布图中的文献[10]中获得。一共生成了160个没有出现点。日本哺乳动物全国分布图由5 km×5 km的格网组成。然而，本文所用的方法是在1978-2003年之间没有观测到日本鬣羚的多边形内进行随机选点，而不是直接用网格。因此，没有出现点的空间分辨率与出现点的分辨率大致相同。

3.3  生境因子数据库

根据日本鬣羚的生态学知识[3,11–13]，选择了可能影响鬣羚分布的生境因子：海拔高度、地形坡度、年降水量、年最高气温、年最低气温、到河流的距离、到所有道路的距离、到高速公路的距离、到普通道路的距离、到小路和石砌台阶的距离、到宽路（路宽超过13 m）的距离、到窄路（路宽在13 m以内，含13 m）的距离、NDVI（归一化植被指数）、植物群落（一级分类）的植被覆盖类型。

路宽窄的阈值选择13 m的理由是13 m的宽度包含2个车道或更宽，这个宽度对于动物穿越有较大的风险。降水量数据来自WorldClim（1 km×1 km（30弧秒）的分辨率）数据库，ESRI grid格式[14]。年降水量由一年中12个月的降水量的总和计算得到。最低温和最高温数据来自WorldClim数据库。年最低温和年最高温由计算得到。NDVI由红光波段与近红外波段计算得到，公式为：

NDVI=(NIR-RED)/(NIR+RED)                       (1)

式中，NIR、RED分别是近红外波段和红光波段的反射率。NDVI的值阈是-1到+1，负值表示缺少植被。所有不同来源的生境因子数据（见表2）都被储存在同一GIS环境中。由于

 

表2  日本鬣羚的生境因子表

类别（来源）

生境因子

单位

地形（来自SRTM的DEM数据）

海拔高度

m

坡度

°

气候数据（WorldClim）

年平均降水量

mm

年最低温

℃

年最高温

℃

水资源（数字化地图（1∶2.5万）、全球地图（100 m×    100 m）日本1.0版）

到河流的距离

m

道路（数字化地图1∶2.5万）

所有的

到所有道路的距离

m

类型

到高速公路的距离

m

到普通道路的距离

m

到小路和石砌台阶的距离

m

宽度

到宽路的距离（路宽>13 m）

m

到窄路的距离（路宽≤13 m）

m

植被（Landsat-7 ETM+数据来自GLCF，用于计算NDVI；日本环境部的自然环境GIS数据集，用于提取植被覆盖）

NDVI（归一化植被指数)

N/A

植被覆盖类型（植被群落一级）

N/A

日本重要景观要素的数据量较小，以及物种记录的高精度，所有生境因子被转换为50 m× 50 m的分辨率。运用软件Erdas Imagine® 8.7计算NDVI值，用ArcGIS® 9.3计算其他因子。用到的图象处理程序详见文献[6]。

当运用ArcMap 9.3®为这320个带有环境变量的点制图时，发现有1个没有出现鬣羚的点位于研究区的外边。这个记录被删掉了，因此总记录为319个。根据鬣羚出没纪录的地理坐标，运用ArcMap 9.3®为每个鬣羚出没纪录点提取不同生境因子数据。

图3是JpSerow_env_FT数据生产的流程图。表3描述JpSerow_env_FT数据集各项的含义。表4提供表3中出现的植被代码[VEG]的含义。

 

 

图3  JpSerow_env_FT数据生成的流程图

 

 

表3  JpSerow_env_FT属性数据字段定义、数据类型与精度表

属性字段

字段定义（中文）

数据类型

数据精度

SPECIES

物种的学名

文本型

-

X

WGS84 UTM 54带X坐标

数值型

1 m

Y

WGS84 UTM 54带Y坐标

数值型

1 m

1 or 0*1

出现或不出现的数据

逻辑型

-

AREA

物种被观测到的地名

文本型

-

YEAR

观测的年份

文本型

-

DEM

海拔高度

数值型

1 m

SLOPE

坡度

数值型

度

PREP

年平均降水量

数值型

1 mm

TMIN

年最低温

数值型

1 ℃

TMAX

年最高温

数值型

1 ℃

续表

属性字段

字段定义（中文）

数据类型

数据精度

DIS_ROAD

到所有道路的距离

数值型

1 m

HIGHWAY

到高速公路的距离

数值型

1 m

NORMALROAD

到普通道路的距离

数值型

1 m

SMALLSTREET

到小路和石砌台阶的距离

数值型

1 m

WIDEROAD

到宽路(路宽>13 m)的距离

数值型

1 m

NARROWROAD

到窄路（路宽≤13 m）的距离

数值型

1 m

RIVER

到河流的距离

数值型

1 m

NDVI

NDVI值

数值型

0.000,001

VEG*2

植被覆盖类型

文本型

-

LAT

X坐标（日本大地基准面2000）

数值型

0.000,000,1度

LONG

Y坐标（日本大地基准面2000）

数值型

0.000,000,1度

*1注释 1代表观测到，0代表没有观测到；*2注释 植被覆盖类型用四位数字编码

 

 

表4  植被分类代码[VEG]及其对应的植被类型

植被分类代码[VEG]*1

日本环境部植被制图
图例系统（6类分类法）

日本环境部植被制图
图例系统（15类分类法）

2005

亚高山带

亚高山常绿针叶林带

2020

亚高山带

亚高山阔叶落叶林带

3008

其他

伐木林

4015

山地森林带

山地森林带阔叶落叶林

4024

山地森林带

山地森林带阔叶落叶林

4028

山地森林带

山地森林带阔叶落叶林

4030

山地森林带

山地森林带常绿针叶林

4093

山地森林带

山地森林带阔叶落叶林

4110

山地森林带

山地森林带阔叶落叶林

4132

山地森林带

山地森林带阔叶落叶林

5009

山地森林带

山地森林带阔叶落叶林

5020

山地森林带

山地森林带阔叶落叶林

5035

山地森林带

山地森林带阔叶落叶林

5042

其他

草地

5046

其他

草地

5049

其他

草地

5055

其他

草地

5066

其他

伐木林

6002

低村庄

低村庄常绿针叶林

6020

低村庄

低村庄阔叶常绿林

6039

低村庄

低村庄阔叶落叶林

6074

低村庄

低村庄阔叶常绿林

 

续表

植被分类代码[VEG]*1

日本环境部植被制图
图例系统(6类分类法)

日本环境部植被制图
图例系统(15类分类法)

6120

低村庄

低村庄阔叶落叶林

7002

低村庄

低村庄阔叶落叶林

7006

低村庄

低村庄阔叶落叶林

7011

低村庄

低村庄阔叶落叶林

7012

低村庄

低村庄阔叶落叶林

7013

低村庄

低村庄阔叶落叶林

7017

低村庄

低村庄阔叶常绿林

7036

其他

伐木林

7040

其他

伐木林

7054

其他

草地

7061

其他

草地

7069

其他

草地

7072

其他

已开发土地

7081

低村庄

低村庄常绿针叶林

7095

其他

干河床或裸地

8054

其他

草地

9006

种植园

种植常绿针叶林

9011

种植园

种植常绿针叶林

9013

种植园

种植常绿针叶林

9016

种植园

种植常绿针叶林

9023

种植园

种植针阔混交林

9055

其他

耕地

9062

其他

耕地

9064

其他

耕地

9066

其他

耕地

9068

其他

耕地

9070

其他

耕地

9072

其他

耕地

9082

其他

草地

9083

其他

草地

9095

其他

已开发土地

9098

其他

耕地

9902

其他

已开发土地

9905

其他

已开发土地

9915

其他

已开发土地

9919

其他

已开发土地

9931

其他

干河床或裸地

9933

其他

干河床或裸地

*1注释 植被分类编码（四位）采用日本环境部制作的植被图标准分类图例（第2版-第5版）“MAJOR1”项[15]。

图4为带有道路、边界和遥感影象的日本鬣羚记录图。图中所示的红三角和黄三角表示

日本鬣羚的出没地点，是本文提供的数据集。其他项，如主要山脉、宽的道路、高速公路、边界、ESRI的遥感图象都不包括在本数据集内。

 

 

 

图4  带有道路、边界和遥感影象的日本鬣羚记录图

 

 

4  数据质量控制和验证

这个数据集已经被日本庆应义塾大学的有关研究人员验证过。日本鬣羚出现的地理信息系统数据集的均方根误差是251 m。

5  结论

日本珍稀物种日本鬣羚的出没地点及其生境因子数据集是研究日本鬣羚物种生息、繁衍的重要基础数据，是长时间序列监测该物种与其生境因子相互关系不可缺少的必要数据。该数据是在翔实调查基础上完成的，其中包括问卷调查、地理踏勘调查、与相关历史图鉴数据融合、历史文献记载融合、遥感影像数据融合等综合研究方式。该数据集可以为当地居民保护该物种、日本政府和县政府制定保护措施、以及全球生态环境保护战略在地方的落实等提供重要科学依据。

参考文献        

[1]       Doko, T., Chen, W. B. The geographical distribution and habitat use of Japanese serow (Naemorhedus crispus) in the Fuji-Tanzawa region, Japan [J]. Journal of Environmental Information Science, 2013. 41(5): 53-62.

[2]       Hidaka, T., The encyclopaedia of animals in Japan [M]. In Isawa, ed. Mammals 2. Heibonsha Limited, Publishers, 1996, 155.

[3]       Yamaguchi, Y., Nakamura, M., Watanabe, N. Distribution of Japanese serow Capricornis crispus in Tanzawa Mountains, Kanagawa Prefecture [J]. BINOS, 1998, 5: 23-30.

[4]       Kanagawa Prefectural Museum of Natural History. Mammals 2003 [Z]. Yurindo Co., Ltd., 2003, 138.

[5]       Doko, T. Modeling of species geographic distribution for assessing present needs for the ecological networks: case study of Fuji region and Tanzawa region, Japan [D]. ITC: Enschede, 2007, 112.

[6]       土光智子, 陈文波. 日本鬣羚 (Naemorhedus crispus) 在富士-丹沢地区的出没地点及其生境因子数据集[DB/OL]. 全球变化科学研究数据出版系统, 2014. DOI: 10.3974/geodb.2014.02.01.V1.

[7]       全球变化科学研究数据出版系统. 全球变化科学研究数据共享政策[OL]. DOI: 10.3974/dp.policy.2014.05 (2017年更新).

[8]       Araida, S. Nature in Tanzawa [R]. Kanagawa Newspaper, 2003.

[9]       Doko, T., Hiromichi, F., Kooiman, A., et al. Identifying habitat patches and potential ecological corridors for remnant Asiatic black bear (Ursus thibetanus japonicus) populations in Japan [J]. Ecological Modelling, 2011, 222(3): 748-761.

[10]    Biodiversity Center of Japan. The national survey on the natural environment report on the distributional survey of Japanese snimals (mammals) [M]. The Ministry of Environment: Fujiyoshida, 2004, 232.

[11]    Matsumoto, M., Naomi, N., Hisatoshi, S., et al. On the field signs of Japanese serow, Capricornis crispus crispus (TEMMICK) in Kawarasawa District, Chichibu Mountain [M]. Saitama Museum of Natural History.  Bull, 1984, 1-20.

[12]    Deguchi, Y., Sato, S., Sugawara, K. Food plant selection by the wild Japanese Serow (Capricornis crispus) with reference to the traces eaten [J]. Animal Science Journal, 2002. 73(1): 67-72.

[13]    Nowicki, P. Koganezawa, M. Densities and habitat selection of the sika deer and the Japanese Serow in Nikko National Park, central Japan, as revealed by aerial censuses and GIS analysis [J]. Biosphere Con-

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[14]    WorldClim. WorldClim-global climate data [DB/OL]. Available from: http://www.worldclim.org/. [2008-03].

[15]    Ministry of Environment. “MAJOR1” in the Japanese standard classification legend of the 2nd to 5th vegetation maps [DB/OL]. http://vegetation.jp/qanda/xls/hanrei-taiou.xls.