3S技術(shù)在中藥資源領(lǐng)域中的應用綜述

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、國土等資源與環(huán)境相關(guān)領(lǐng)域應用廣泛。文章在概述3S技術(shù)的特點和應用的基礎(chǔ)上，重點介紹了3S技術(shù)在中藥資源領(lǐng)域中的應用研究。

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;應用

中圖分類號：R282 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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、軍事等多個方面運用十分廣泛。運用的形式也多種多樣，比如精準農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護、災害防治等[2]。

中藥資源是我國一種珍貴的自然資源，由于地形和氣候的多樣性，我國的中藥資源數(shù)量大，種類多，且具有極強的空間信息相關(guān)性。本文通過查閱3S技術(shù)在中藥資源領(lǐng)域應用的相關(guān)文獻，對此進行綜述，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，就是遙遠地感知。它是根據(jù)地物的電磁波譜特性，運用衛(wèi)星等平臺搭載傳感器探測地物對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，時效性高[3]。

全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)，進行無線電授時、導航、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、速度和時間[4]。雖然我國北斗衛(wèi)星導航系統(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的GPS系統(tǒng)。

地理信息系統(tǒng)是一種基于計算機，具有采集、存儲、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)星導航系統(tǒng)、遙感相互結(jié)合起來使用，利用其各自的長處，彌補彼此的不足[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)星導航系統(tǒng)的集成、遙感與全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的集成以及地理信息系統(tǒng)、全球衛(wèi)星導航系統(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)域中的應用

中藥資源是一種自然資源，其分布有很強的地域性，這給予了3S技術(shù)很大的發(fā)揮空間。如果將先進的3S技術(shù)應用于中藥資源領(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)域中的應用

2.1.1 GIS在中藥資源區(qū)劃中的應用

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)律性對其進行區(qū)域劃分[6]，其對于中藥材資源的產(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行區(qū)劃。韋翡翡[7]等利用地理信息系統(tǒng)對鐵絲威靈仙標本信息進行了生態(tài)因子的綜合分析，并對鐵絲威靈仙的生態(tài)適宜性進行區(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)肋柱花最適合生長的區(qū)域。

2.1.2 GIS技術(shù)在中藥資源調(diào)查中的應用

傳統(tǒng)中藥資源調(diào)查是通過藥材收購的數(shù)量估計和野外實地調(diào)查相結(jié)合，得出中藥材的儲藏量等數(shù)據(jù)，需要大量的人力、物力，且調(diào)查周期長，時效性較差，同時由于人為主觀性因素大導致調(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、交通可達性、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藏量，為當?shù)刂兴庂Y源自然保護區(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，十分不便。中藥資源的信息化管理是實現(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， 資源破壞嚴重，盲目采集藥材， 造成供需失衡，生產(chǎn)需求脫節(jié)， 價格大起大落，是否道地不究， 質(zhì)量優(yōu)劣不分等方面闡述了中藥資源管理中的問題，提出要對中藥資源合理、有效的利用，加強管理，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)，可分析預測中藥材資源的適宜生長區(qū)域，對數(shù)據(jù)進行空間化、可視化管理，實現(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]等針對四川省中藥資源普查信息化建設缺口的問題，建設基于GIS的中藥資源信息系統(tǒng)，實現(xiàn)中藥資源的動態(tài)標注、數(shù)據(jù)錄入、分類查詢、統(tǒng)計分析、以及動態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享等各種實用功能，使中藥資源地理信息系統(tǒng)的使用人員可以十分簡便地獲得相應的中藥材種類、分布、數(shù)量等核心信息。

2.2 RS在中藥資源領(lǐng)域中的應用

2.2.1 RS在中藥面積和蘊藏量估算中的應用

通過高分辨率的遙感影像，提取地物的波譜信息，再進行分類，在一定精度上可進行中藥的面積和蘊藏量估算。尹旻臻[16]等利用資源三號衛(wèi)星影像結(jié)合鳳丹的生物學特性，運用最大似然法，在地面調(diào)查的基礎(chǔ)上，對碭山縣鳳丹的種植區(qū)域進行了遙感識別，提取了丹鳳的種植面積等信息。張飛[17]等通過無人機低空遙感技術(shù)利用人機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)進行監(jiān)督分類，并通過后期驗證，成功對洛寧縣丹參的分布面積進行了估算。

2.2.2 RS在中藥資源動態(tài)監(jiān)測中的應用

將RS技術(shù)運用于中藥資源動態(tài)檢測一般通過解譯不同時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、秋季兩個不同的時期，定點抽樣調(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不同時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02C和資源三號衛(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等多種方法相結(jié)合，實現(xiàn)了對江西中藥材蔓荊子的空間分布的動態(tài)監(jiān)測。史婷婷[20]等通過運用無人機遙感技術(shù)，監(jiān)測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)域中的應用

GNSS在中藥資源中的應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)記錄每個套方的海拔、經(jīng)緯度、坡度、坡向等。王孝勛[4]等在對葉百部野外調(diào)查中利用GPS進行觀測點定位、路線導航、藥用植物種群（居群）面積的確定、測量樣方距離。李桂英[21]在野外調(diào)查時采用了GPS手持機，在GPS手持機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、時間等其他信息，同時利用GPS手持機引導記錄野外調(diào)查路線，在經(jīng)過內(nèi)業(yè)處理后，生成了野外調(diào)查樣方圖及實際路線圖。

3 結(jié)束語

中藥資源是我國一種戰(zhàn)略資源，與我國中藥及中醫(yī)事業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。隨著科學技術(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)應用于中藥資源領(lǐng)域，對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]，也極大的促進了中醫(yī)事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

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