何佳樂 王晗

摘 ?要：3S是地理信息系統(tǒng)（Geography Information Systems，GIS）、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）和遙感（Remote Sensing，RS）的統(tǒng)稱[1]，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、氣象、海洋、國(guó)土等資源與環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。文章在概述3S技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了3S技術(shù)在中藥資源領(lǐng)域中的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：遙感;地理信息系統(tǒng);全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng);中藥資源;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：R282 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）24-0184-03

Abstract： 3S is a general term for Remote Sensing （RS）， Geography Information Systems （GIS） and Global Navigation Satellite System （GNSS）， which are widely used in agriculture， forestry， meteorology， ocean， land and other fieldsrelated to resources and environment. Based on an overview of the traits and application of 3S technology， this paper highlights the application research of 3S technology in the field of traditional Chinese medicine resources.

Keywords： RS; GIS; GNSS; Chinese Medicine Resources; application

引言

隨著信息技術(shù)、航空航天技術(shù)、成像技術(shù)以及各種硬件等的快速發(fā)展，“3S”技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，在農(nóng)、林、牧、漁、地質(zhì)、海洋、交通、軍事等多個(gè)方面運(yùn)用十分廣泛。運(yùn)用的形式也多種多樣，比如精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害防治等[2]。

中藥資源是我國(guó)一種珍貴的自然資源，由于地形和氣候的多樣性，我國(guó)的中藥資源數(shù)量大，種類多，且具有極強(qiáng)的空間信息相關(guān)性。本文通過查閱3S技術(shù)在中藥資源領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)此進(jìn)行綜述，希望能為3S在中藥資源領(lǐng)域的相關(guān)研究提供一些參考。

1 3S技術(shù)概述

遙感，就是遙遠(yuǎn)地感知。它是根據(jù)地物的電磁波譜特性，運(yùn)用衛(wèi)星等平臺(tái)搭載傳感器探測(cè)地物對(duì)電磁波的反射特征和發(fā)射的電磁波特征，從而獲取地物形狀等基本信息，完成不接觸的地物的遠(yuǎn)距離信息獲取[1]。它可以獲取大范圍數(shù)據(jù)資料，速度快，周期短，不受惡劣自然條件影響，時(shí)效性高[3]。

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)，進(jìn)行無線電授時(shí)、導(dǎo)航、定位，能在地表或近低空為用戶提供全天候的精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間[4]。雖然我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)由建立逐漸趨于完善，但是目前的許多研究仍使用的是美國(guó)的GPS系統(tǒng)。

地理信息系統(tǒng)是一種基于計(jì)算機(jī)，具有采集、存儲(chǔ)、分析、管理地理空間分布數(shù)據(jù)等功能的空間信息技術(shù)[5]。地理信息系統(tǒng)有著強(qiáng)大的空間分析和數(shù)據(jù)處理能力，可以用于建立空間數(shù)據(jù)庫和決策支持系統(tǒng)， 也可以進(jìn)行空間查詢、空間分析和輔助規(guī)劃決策等[1]。

3S技術(shù)集成是將地理信息系統(tǒng)、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、遙感相互結(jié)合起來使用，利用其各自的長(zhǎng)處，彌補(bǔ)彼此的不足[1]。3S技術(shù)集成分別有地理信息系統(tǒng)與遙感的集成、地理信息系統(tǒng)與全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的集成、遙感與全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的集成以及地理信息系統(tǒng)、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、遙感三者的集成，其中GIS、RS、GNSS三者的集成無疑是3S技術(shù)集成發(fā)展的最高追求[1]。

2 3S技術(shù)在中藥資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

中藥資源是一種自然資源，其分布有很強(qiáng)的地域性，這給予了3S技術(shù)很大的發(fā)揮空間。如果將先進(jìn)的3S技術(shù)應(yīng)用于中藥資源領(lǐng)域中，將給中藥資源開發(fā)打開一片嶄新的天地。

2.1 GIS在中藥資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1.1 GIS在中藥資源區(qū)劃中的應(yīng)用

中藥資源區(qū)劃是研究中藥資源與地域的空間分布規(guī)律，并按照這種空間差異性和規(guī)律性對(duì)其進(jìn)行區(qū)域劃分[6]，其對(duì)于中藥材資源的產(chǎn)業(yè)合理規(guī)劃和可持續(xù)利用具有重要作用。GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理和空間分析使中藥資源區(qū)劃中不再像傳統(tǒng)區(qū)劃方法中基于單一因子進(jìn)行區(qū)劃。韋翡翡[7]等利用地理信息系統(tǒng)對(duì)鐵絲威靈仙標(biāo)本信息進(jìn)行了生態(tài)因子的綜合分析，并對(duì)鐵絲威靈仙的生態(tài)適宜性進(jìn)行區(qū)劃和制圖。李振華[8]等利用GIS技術(shù)通過處理內(nèi)蒙古地區(qū)的肋柱花的空間數(shù)據(jù)，進(jìn)行了肋柱花的生態(tài)適宜性區(qū)劃研究，找出了內(nèi)蒙古地區(qū)肋柱花最適合生長(zhǎng)的區(qū)域。

2.1.2 GIS技術(shù)在中藥資源調(diào)查中的應(yīng)用

傳統(tǒng)中藥資源調(diào)查是通過藥材收購(gòu)的數(shù)量估計(jì)和野外實(shí)地調(diào)查相結(jié)合，得出中藥材的儲(chǔ)藏量等數(shù)據(jù)，需要大量的人力、物力，且調(diào)查周期長(zhǎng)，時(shí)效性較差，同時(shí)由于人為主觀性因素大導(dǎo)致調(diào)查結(jié)果精度較低[9]。如蒙麥俠[10]等在中藥資源野外調(diào)查中利用GIS技術(shù)綜合考慮了地形地勢(shì)、交通可達(dá)性、中藥資源分布等原因提前確立樣方調(diào)查陜西省宜川縣野生中藥資源。如武鑫[11]等將GIS技術(shù)用于估算邯鄲市野生道地中藥材蘊(yùn)藏量，為當(dāng)?shù)刂兴庂Y源自然保護(hù)區(qū)的建立和中藥事業(yè)的發(fā)展，提供了數(shù)據(jù)支撐。

2.1.3 GIS在中藥資源管理中的應(yīng)用

中藥資源以前通常以文字描述、圖片展示等靜態(tài)的、零散的方式呈現(xiàn)，管理上不成系統(tǒng)，且數(shù)據(jù)更新等周期較長(zhǎng)，十分不便。中藥資源的信息化管理是實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化和中藥資源可持續(xù)利用的重要基礎(chǔ)[12]。沈建卓[13]從藥材濫采濫挖， 資源破壞嚴(yán)重，盲目采集藥材， 造成供需失衡，生產(chǎn)需求脫節(jié)， 價(jià)格大起大落，是否道地不究， 質(zhì)量?jī)?yōu)劣不分等方面闡述了中藥資源管理中的問題，提出要對(duì)中藥資源合理、有效的利用，加強(qiáng)管理，走可持續(xù)發(fā)展的道路。孫成忠[14]等基于采樣數(shù)據(jù)、道地藥材生態(tài)因子數(shù)據(jù)，運(yùn)用地理信息技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、組件式GIS開發(fā)技術(shù)，開發(fā)了中藥資源藥材區(qū)劃分析系統(tǒng)，可分析預(yù)測(cè)中藥材資源的適宜生長(zhǎng)區(qū)域，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間化、可視化管理，實(shí)現(xiàn)中藥資源的分布、品質(zhì)和生產(chǎn)等多類型區(qū)劃的自動(dòng)分析，并將結(jié)果以專題地圖的形式直觀的展示出來。趙姝婷[15]等針對(duì)四川省中藥資源普查信息化建設(shè)缺口的問題，建設(shè)基于GIS的中藥資源信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)中藥資源的動(dòng)態(tài)標(biāo)注、數(shù)據(jù)錄入、分類查詢、統(tǒng)計(jì)分析、以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)共享等各種實(shí)用功能，使中藥資源地理信息系統(tǒng)的使用人員可以十分簡(jiǎn)便地獲得相應(yīng)的中藥材種類、分布、數(shù)量等核心信息。

2.2 RS在中藥資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.2.1 RS在中藥面積和蘊(yùn)藏量估算中的應(yīng)用

通過高分辨率的遙感影像，提取地物的波譜信息，再進(jìn)行分類，在一定精度上可進(jìn)行中藥的面積和蘊(yùn)藏量估算。尹旻臻[16]等利用資源三號(hào)衛(wèi)星影像結(jié)合鳳丹的生物學(xué)特性，運(yùn)用最大似然法，在地面調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)碭山縣鳳丹的種植區(qū)域進(jìn)行了遙感識(shí)別，提取了丹鳳的種植面積等信息。張飛[17]等通過無人機(jī)低空遙感技術(shù)利用人機(jī)交互式目視解譯的方法快速提取出解譯樣本，結(jié)合高分辨率遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)督分類，并通過后期驗(yàn)證，成功對(duì)洛寧縣丹參的分布面積進(jìn)行了估算。

2.2.2 RS在中藥資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

將RS技術(shù)運(yùn)用于中藥資源動(dòng)態(tài)檢測(cè)一般通過解譯不同時(shí)間或在不同條件下獲取的同一地區(qū)的遙感影像數(shù)據(jù)，在遙感圖像中，識(shí)別并且量化該地區(qū)中藥資源的種類變化、空間分布狀況的改變及其改變的變化量[18]。黃靈光[19]等在夏季、秋季兩個(gè)不同的時(shí)期，定點(diǎn)抽樣調(diào)查了江西的中藥資源蔓荊子（Vitex trifolia Linn.var.trifolia），并采集了光譜信息，研究了在夏季和秋季兩個(gè)不同時(shí)期的蔓荊子及其周邊共生地物光譜特征，并將收集到蔓荊子的光譜數(shù)據(jù)建立成了數(shù)據(jù)庫，利用資源一號(hào)02C和資源三號(hào)衛(wèi)星及以前的研究資料等其它輔助資料，經(jīng)數(shù)據(jù)融合后，通過非監(jiān)督分類（ISODATA法）和監(jiān)督分類、目視解譯和野外核實(shí)等多種方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)江西中藥材蔓荊子的空間分布的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。史婷婷[20]等通過運(yùn)用無人機(jī)遙感技術(shù)，監(jiān)測(cè)裸花紫珠的種植面積和種植區(qū)域等信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析得出裸花紫珠地塊分布位置及面積。

2.3 GNSS在中藥資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

GNSS在中藥資源中的應(yīng)用多見于中藥資源野外調(diào)查方面，利用GNSS篩選確定調(diào)查樣方、野外調(diào)查路線引導(dǎo)記錄、確定中藥資源的空間位置等。蒙麥俠[10]等在野外調(diào)查過程中，利用GPS定位樣地位置，并根據(jù)衛(wèi)星采集數(shù)據(jù)記錄每個(gè)套方的海拔、經(jīng)緯度、坡度、坡向等。王孝勛[4]等在對(duì)葉百部野外調(diào)查中利用GPS進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)定位、路線導(dǎo)航、藥用植物種群（居群）面積的確定、測(cè)量樣方距離。李桂英[21]在野外調(diào)查時(shí)采用了GPS手持機(jī)，在GPS手持機(jī)上記錄樣方位置和屬性信息，比如經(jīng)緯度、海拔等精密位置信息、時(shí)間等其他信息，同時(shí)利用GPS手持機(jī)引導(dǎo)記錄野外調(diào)查路線，在經(jīng)過內(nèi)業(yè)處理后，生成了野外調(diào)查樣方圖及實(shí)際路線圖。

3 結(jié)束語

中藥資源是我國(guó)一種戰(zhàn)略資源，與我國(guó)中藥及中醫(yī)事業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的中藥資源調(diào)查管理等方法已經(jīng)逐漸顯示出它的弊端，限制了中藥資源的開發(fā)和中醫(yī)事業(yè)的發(fā)展。將3S技術(shù)應(yīng)用于中藥資源領(lǐng)域，對(duì)于中藥資源的可持續(xù)開發(fā)和合理利用具有極其重要的戰(zhàn)略意義[22]，也極大的促進(jìn)了中醫(yī)事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

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