高分專項助力中藥普查事業發展研究

趙文波

國家國防科技工業局重大專項工程中心，北京 100010

高分專項助力中藥普查事業發展研究

趙文波

國家國防科技工業局重大專項工程中心，北京 100010

以中藥資源為基礎的中藥業生產迫切需要及時了解中藥狀況，掌握其變化規律，中藥資源普查是中醫藥行業發展的重大戰略任務。高分辨率對地觀測系統重大專項（簡稱“高分專項”）提供的高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率的空間數據，具有范圍大、全天時、全天候的特點，已經在農業、林業等相關行業的資源普查中取得了很好的應用成效。文章針對國家第四次中醫藥資源普查的目標要求，梳理了高分中醫藥行業應用專題產品體系，提出將高分數據應用于中藥資源調查、監測和規劃等中醫藥行業的業務中，可以提高中醫藥資源普查的精度和效率。

高分辨率對地觀測系統重大專項；空間數據；中醫藥事業；中藥資源普查

1 研究背景

黨和國家領導人高度重視中醫藥事業的發展，習近平總書記在2016年8月召開的全國衛生與健康大會上強調，沒有全民健康，就沒有全面小康；要著力推動中醫藥振興發展，堅持中西醫并重。按照習近平總書記全民健康的藍圖，中醫藥作為中華民族的瑰寶，在全民健康中是不可或缺的一部分，習總書記在西安調研時還說到，“很多患者喜歡看中醫，因為副作用小，療效好，中草藥價格相對便宜”。而中醫藥事業發展的關鍵在于中藥資源的保護和利用，2016年 2月 26日，國務院印發了《中醫藥發展戰略規劃綱要（2016－2030年）》，其中提到“加強中藥資源保護利用，建立普查和動態監測相結合的中藥材資源調查制度……推進中藥材規范化種植養殖，制定中藥材主產區種植區域規劃”。中藥資源作為一種再生性資源，具有周期長、分布地域廣、動態性很強的特點，易受人為因素及自然力的影響，蘊藏量易發生變化。以中藥資源為基礎的中藥業生產迫切需要及時了解中藥狀況，掌握其變化規律，從而制定科學的中藥業管理決策。因此，中藥資源普查是中醫藥事業發展的重要環節。

傳統中藥資源普查一直采用收購量推算、人為主觀估計和地面調查相結合。這些方法存在著調查時間長、費用多、工作量大、提供資源數據速度慢、精度受人為因素影響大等缺陷，浪費大量的人力、物力，財力，數據可靠性和客觀性差，且很難滿足和適應現代中藥產業需要[1]。近年來，中醫藥和遙感領域的研究人員在將空間信息技術用于確定中藥生態環境及種群分布及生物量，尋找目標藥材的生態環境條件，利用高分辨率衛星數據或航空遙感影像調查分析藥用植物種群的分布及不同時間的生物量等方面進行了有益的探索，形成了一些好的思路和方法，但對空間信息如何應用于中醫藥行業提及較少。本文從高分辨率對地觀測系統重大專項（簡稱高分專項）所提供的全面的空間信息服務入手，針對國家第四次中醫藥資源普查的目標要求，梳理了一套高分中醫藥行業應用專題產品體系。將高分專項數據應用于中藥資源調查、監測和規劃等中醫藥行業的業務中，可以提高中醫藥資源普查的精度和效率。

2 高分專項提供的空間信息服務

高分專項是我國確定的 16個重大科技專項之一，由國家國防科技工業局（國防科工局）牽頭，至今已實施了 6年。目的是加快我國空間信息與應用技術發展，提升自主創新能力，滿足國民經濟建設、社會發展和國家安全的需要。高分專項的核心是數據應用，也是按此理念來部署實施。⑴統籌建設天基系統、航空系統等數據源，設計了光學和微波相結合，高時間分辨率和高空間分辨率相結合，平面觀測和立體觀測相結合的多種觀測手段，形成“數據型譜”以及時空協調、全天時、全天候的對地觀測能力。⑵統籌建設地面系統，有效整合國內接收資源、布局極地接收，建設數據處理中心，經解碼和校正等處理，生產可直接使用的標準數據，建設地面傳輸網絡，完善數據分發。⑶布局全產業鏈，建設應用示范系統。部署行業應用示范和區域產業化應用示范，使高分應用進入重點行業主體業務和地方綜合治理體系，服務國家重大需求，創新應用模式，形成空間信息產業鏈[2]。

通過6年的實施，高分專項可以提供以下6類空間信息應用相關服務。

2.1 數據源

高分專項已發射高分 1/2/3/4號衛星，可為用戶提供高質量的0.8～400 m分辨率的光學影像和1～500 m分辨率的SAR影像。通過訪問中國資源衛星應用中心（http://218.247.138.121/DSSPlatform/index. html）、高分應用綜合信息服務共享平臺（http://gfplatform.cnsa.gov.cn/）等網站，如圖 1所示，可查詢檢索和下載高分衛星影像數據。

圖1 高分應用綜合信息服務共享平臺首頁

2.2 數據政策

2015年8月，為加強和規范高分專項衛星遙感數據管理，負責高分專項管理的高分專項辦公室（簡稱高分辦）發布了《高分專項衛星遙感數據管理暫行辦法》，該辦法在數據政策上實現了較大的突破。⑴數據降解密。公開的高分光學數據初級產品空間分辨率≥0.5 m，公開的高分微波數據初級產品空間分辨率≥1 m。對定位精度不做限制性要求。⑵拓展數據分發渠道。高分數據初級產品分發機構由原來的單一分發渠道——中國資源衛星應用中心拓展為 4個：中國資源衛星應用中心、經授權的各行業數據分發機構、經授權的各省（自治區、直轄市）高分辨率對地觀測系統數據與應用機構，以及其他授權的企事業單位。⑶應用成果共享，形成國家級數據應用產品和服務能力。高分專項投資形成的高分數據產品、相關服務及標準規范，由專項中心組織匯總、集成并形成相應清單，統一通過國家航天局高分綜合信息服務共享平臺發布，在專項內無償使用和共享。

2.3 標準

作為國家級重大專項，高分在支持行業建設應用示范系統、拓展遙感應用廣度和深度的同時，支持各行業建立高分數據應用的相關標準和規范，以實現行業應用的標準化、規范化，目前已經形成高分專項標準體系表，包括數據應用基礎性標準草案和行業標準草案 100余項，并已在前述的高分應用綜合信息服務共享平臺網站上提供共享。

2.4 應用模式

高分專項提出 2種應用模式：信息提取應用模式和信息承載應用模式。前者即為傳統的遙感應用模式，是指通過對遙感數據進行定標、反演、分析、識別、真實性檢驗等解譯處理，提取目標的相關光譜信息和幾何信息；后者是大數據時代背景下的產物，是指將遙感影像作為一切社會經濟信息的基底和平臺，關聯和承載其他不同層級各類信息，采用大數據的分析方法，得到新的綜合性的分析結果。如水利部長江水利委員會以高分數據為基礎，整合了 3大類 29種數據資源，形成水利“一張圖”，為長江經濟帶岸線規劃和取水口規劃提供支撐，從而在2個月內完成過去需要 2年才能完成的規劃工作。

2.5 產品資源共享

高分辦組織創建了高分應用綜合信息服務共享平臺，于2016年3月10日已上線運行。該平臺采用網格技術，統一數據產品標準，進行統一編目，按照統一格式研發專題產品，通過中間件融合各軟件模塊，最終實現成果集成共享。目前，已聯通高分數據中心、18個行業和 11個地區，集成共享專題產品446項、服務產品88項、標準規范121項、真實性檢驗站24個，提供相關業務鏈接100余個，共享數據量達 840 TB。該平臺是高分專項數據和應用成果的“集大成者”，也是一站式對外服務窗口。

2.6 眾創空間

高分專項精心打造“眾創空間”，形成線上線下一體化“雙創”環境。線上依托“共享平臺”，面向市場提供高分數據的線上資源與服務，構建數據、軟件、工具、服務于一體的創新創業網絡環境。線下以高分數據應用產業基地為載體，利用高分遙感空間信息技術與各行業的跨界融合，通過培訓、交流和政策扶持，吸引小微企業和初創公司入駐產業基地。

3 高分專項應用于相關行業的主要成效

中藥資源的調查規劃與農業和林業的調查規劃十分相似，這里簡要列舉高分專項在農業和林業應用中專題產品體系。

3.1 高分專項應用于農業的主要成效

高分農業應用產品體系如圖 2所示，高分專項主要應用于農業資源調查、農業生產常規監測、農業災害監測和重大農業政策執行情況監測等 4個方面，生產15類專題產品。

圖2 高分農業應用產品體系

3.2 高分專項應用于林業的主要成效

高分林業應用產品體系如圖 3所示，高分專項主要應用于森林資源調查、濕地監測、荒漠化監測、林業生態工程和森林災害監測等 5個方面的業務，生產15類專題產品。圖4為基于GF-1 2 m影像的三峽地區森林類型調查產品成果圖。

圖3 高分林業應用產品體系

4 高分專項助力中醫藥事業發展的思路探討

中藥資源作為一種再生性資源，具有周期長、分布地域廣、動態性強的特點，易受人為因素及自然力的影響，蘊藏量易發生變化。以中藥資源為基礎的中藥業生產迫切需要及時了解中藥狀況，掌握其變化規律，從而制定科學的中藥業管理決策。中藥資源普查是中醫藥行業發展的重大戰略任務，我國于 1960－1962年、1969－1973年、1983－1987年分別進行了3次中草藥資源普查，并于2011年開始進行第四次中藥資源普查的試點，第四次全面中藥資源普查即將開始，具體目標要求為 5項。⑴調查研究我國中藥資源種類、分布、蘊藏量、資源變化趨勢、栽培與野生情況、收購量、需要量、質量等中藥資源本底資料，全面掌握我國中藥資源情況。⑵建設中藥資源數據庫、中藥資源監測和信息服務數據庫，建立中藥資源動態監測體系，在重點區域建立中藥資源觀測點，對常用品種、資源緊缺品種進行動態監測。⑶收集整理中藥資源傳統知識信息，建立中醫藥傳統知識中心。⑷建立中藥種子種苗繁育基地、種質資源庫及標本館，構建以上幾個實體庫的獨立運營機制及共享服務機制。⑸提出中藥資源管理、保護及開發利用的總體規劃建議，制定中藥資源可持續利用的國家規劃[3]。

基于高分專項服務于相關行業資源普查的成功經驗和第四次全國中藥資源普查的目標要求，筆者認為高分專項主要可以從以下3個方面開展應用。

圖4 基于GF-1 2 m影像的三峽地區森林類型調查

4.1 中藥資源調查

基于所要調查時間節點的高分衛星影像，采用信息提取應用模式，對中藥資源種植相關的核心要素進行提取，包括中藥種植的種類、面積、長勢、生長環境和社會經濟環境等，生成相應的專題產品。圖 5為中藥資源調查專題產品體系圖。結合地面調查，可以得到普查所需的中藥資源種類、分布、蘊藏量、資源變化趨勢、栽培與野生情況等數據[4-5]。

4.2 中藥資源動態監測

基于不同時期的多幅遙感影像，采用信息提取應用模式，可以得到不同時期中藥種植面積、長勢、生長環境和社會環境的變化量專題產品（見圖 6），結合地面調查數據，可得到中藥資源種植面積、產量的變化，實現對常用品種、資源緊缺品種進行動態監測[6-7]。

4.3 中藥資源布局和管理

采用信息承載應用模式，對采用信息提取模式得到的中藥種植區域的地形、土壤墑情、耕地地形、交通通達性等產品，疊加地面調查數據及其他社會經濟數據，如人均收入、受教育程度、市場需求、收購價格等，進行綜合數據分析，可得到中藥資源種植結構和區域優化布局產品（見圖 7），輔助制定中藥資源可持續利用的國家規劃。

圖5 高分專項助力中藥資源調查

圖6 高分專項助力中藥資源動態監測

圖7 高分專項助力中藥資源布局

5 小結

高分專項圍繞數據應用在數據政策、資源共享和應用模式上實現了多項創新和突破，拓展了應用的廣度和深度，高分衛星數據已在 18個行業 1800多家單位廣泛應用，各行業部門充分挖掘高分衛星數據的應用領域，高分數據已全面進入相關部門的主體業務，成為政府治理能力和治理體系現代化的重要支撐。以前很多依靠人員實地核查的業務工作，現在改為主要依賴遙感調查，結果及時客觀。作為中醫藥行業核心基礎的中藥資源與農、林資源存在很多相似的地方，在其他行業已經成熟應用于業務中的專題產品，經過一定的適應性修改即能應用于中藥資源調查、監測和規劃的相關業務中。

[1] 郭蘭萍,陸建偉,張小波,等.全國中藥資源普查技術規范制定[J].中國中藥雜志,2013,38(7):937-942.

[2] 趙文波.精心布局數據應用 “高分專項”碩果累累[J].國防科技工業,2016(9):3-5.

[3] 陳士林,張本剛,楊智,等.全國中藥資源普查方案設計[J].中國中藥雜志,2005,30(16):1229-1232,1289.

[4] 谷婧,馮成強,張文生.3S技術在中藥資源研究和管理中的應用與展望[J].中草藥,2014,45(10):1502-1506.

[5] 劉金欣,潘敏,李耿,等.3S技術在藥用植物資源調查研究中的應用[J].中草藥,2016,47(4):695-700.

[6] 崔蒙.中醫藥行業數據庫建設現狀分析[J].中國中醫藥信息雜志, 2004,11(3):189-191.

[7] 崔蒙,謝琪.中醫藥信息數字化研究進展[J].醫藥信息學雜志,2008, 29(10):13-15.

Study on the Development of TCM General Survey with High Resolution Earth Observation System

ZHAO Wen-bo

(Earth Observation System and Data Center, China National Space Administration, Beijing 100010, China)

TCM materia medica based production of TCM industry urgently needs to understand TCM materia medica condition timely and control its changing law. General survey for TCM materia medica resources is a major strategic task of the development of TCM industry. High Resolution Earth Observation System (referred to High Resolution System) offers spatial data with high spatial resolution, high temporal resolution, and high spectral resolution, with the features of wide range, all day and all weather, which has achieved great application results in relevant industries of agriculture and forestry. Targeting the objectives of the fourth general survey for TCM materia medica resources, this article sorted out application special product system of High Resolution TCM industry, and proposed that High Resolution should be applied to TCM industry, such as general survey, monitoring and planning of TCM materia medica resources, which can promote the accuracy and efficiency of general survey for TCM materia medica resources.

High Resolution Earth Observation System; spatial data; TCM industry; general survey for TCM materia medica resources

R282

A

2095-5707(2017)01-0006-06

趙文波.高分專項助力中藥普查事業發展研究[J].中國中醫藥圖書情報雜志,2017,41(1):6-11.

10.3969/j.issn.2095-5707.2017.01.002

2016-11-14）

（

2016-12-08；編輯：魏民）

趙文波，研究員，研究方向為衛星工程總體、衛星應用體系設計、衛星應用產業化推廣等。E-mail: zhaowenbo0813@163.com