遙感技術在江西省石城縣白蓮種植面積調查中的應用

曾慧婷 何小群 陳超 蔡妙婷 袁源見 陳星星 虞金寶 王小青

摘 要 目的：為實現地區特色中藥材產業發展與可持續利用提供參考。方法：以江西省石城縣為例，對該縣白蓮種植基地進行實地調查，選取縣域內少數具有代表性的白蓮種植基地為樣點，利用GPS進行定位，記錄樣點位置信息。利用計算機自動提取遙感影像，并采用人工目視解譯法得到白蓮種植區域圖像，再根據實地考察驗證，得到白蓮種植面積，并對調查結果進行分析。結果：通過對石城縣白蓮種植面積遙感解譯，得到2018年其種植總面積為42 597 951.505平方米（63 864.995畝），約占耕地面積的33%，相比2013年統計的白蓮種植面積（44 936畝）增長了42.12%。石城縣白蓮種植分布情況為縣城以北，主要集中在小松鎮和豐山鎮，南部則以大曲鄉和屏山鎮種植較多。結論：遙感技術具有數據獲取速度快、信息量大、準確度高且時效性強等優勢，極大地避免了工作復雜性、節省了大量人力、物力。該技術可為獲得區域中藥材如白蓮的種植面積及分布信息，動態監測、科學預警中藥材市場狀態，引導中藥材種植向規模化、規范化、集約化發展提供技術支持，從而有效防范中藥材產業市場風險。

關鍵詞 精準扶貧;中藥材種植面積;遙感技術;石城縣

ABSTRACT? ?OBJECTIVE： To provide reference for the development and sustainable utilization of TCM industry with regional characteristics. METHODS： Taking Shicheng county of Jiangxi province as an example， field investigation was carried out on Paeoniaceae suffruticosa planting base in the county， a few representative P. suffruticosa planting bases in the county were selected as sample points， and GPS was used to locate and record the location information of sample points. The remote sensing image was automatically extracted by computer， the artificial visual interpretation method was used to get P. suffruticosa planting area image. Then combined with the field inspection verification， P. suffruticosa planting area was obtained， and the investigation results were analyzed. RESULTS： Through remote sensing interpretation of the planting area of P. suffruticosa in Shicheng county， it was obtained that the total planting area of P. suffruticosa in Shicheng county was 42 597 951.505 square meters （63 864.995 mu） in 2018， accounting for about 33% of the cultivated land area， which was 42.12% higher than the conventional planting area of 44 936 mu in 2013. The distribution of P. suffruticosa planting in Shicheng county was mainly concentrated in Xiaosong town and Fengshan town in the north， and Daqu town and Pingshan town in the south. CONCLUSIONS： Remote sensing technology has the advantages of fast data acquisition， large amount of information， high accuracy and strong timeliness， which greatly avoids the complexity of work， saves a lot of manpower and material resources. The technology can provide technology support for obtaining the regional planting area and distribution information of TCM such as P. suffruticosa， dynamic monitoring， scientific warning of the market status of TCM， and guiding the large-scale， standardized and intensive development of TCM cultivation.

KEYWORDS? ?Precision poverty alleviation; TCM planting area; Remote sensing technique; Shicheng county

中藥材是中醫藥事業傳承和發展的物質基礎，是關系國計民生的戰略性資源，其憑借獨特的藥效優勢，近幾十年逐漸得到全球學者的認可，相關產業也隨之不斷發展，中藥材產業發展對貧困地區經濟進步與群眾增收脫貧影響的研究已成為專家學者的研究熱點課題[1-3]。精準扶貧是我國目前一項重要的國家戰略。當前農業產業依然是我國貧困地區貧困人口增收脫貧的主要產業類型，依托區域資源稟賦發展的特色產業化扶貧逐漸成為近幾年全國貧困地區正在實踐的一種新型扶貧方式。

傳統的中藥材種植分布、面積及產量監測主要通過上報統計和實地調查，不僅耗時耗力，且難以全面反映其種植面積、分布信息及動態變化。遙感技術具有覆蓋面積大、數據更新周期短、監測方法經濟有效等一系列優點，將其應用于快速監測中藥材種植的分布和動態變化，可以為相關部門指導中藥材的合理種植提供決策依據[4]。本研究以江西省石城縣中藥材種植情況為對象，應用遙感技術提取中藥材種植面積與分布信息，旨在為決策層和種植戶及時、準確地掌握中藥材種植信息，進而實現中藥材產業發展和可持續利用提供參考。

1 石城縣白蓮發展現狀

石城縣隸屬于江西省贛州市，位于江西省東南部，是江西省的母親河贛江的源頭，東經116 °05′46″至116 °38′03″、北緯25 °57′47″至26 °36′13″。石城縣位于贛州市東北部，東鄰福建省寧化縣，南抵瑞金市及福建省長汀縣，西毗寧都縣，北靠撫州市廣昌縣[5-6]。全縣轄10個鄉（鎮）、131個行政村，總面積1 581.53平方公里，其中山地面積2 111 347畝，耕地面積192 646畝，水面面積57 794畝，分別約占總面積的89%、10%和3%;總人口32萬，其中農業人口25.6萬，占84.76%。

省際邊界地區是指以省級邊界線為起點向行政區內部橫向延伸一定寬度所構成的沿邊界縱向延伸的窄寬型區域，這類地區在經濟發展中往往處于劣勢[7]。石城縣是典型的山區農業縣，由于地理歷史等原因，石城縣經濟發展緩慢，成為國家扶貧攻堅的重點區域。石城是著名的“中國白蓮之鄉”、全國三大籽蓮（江西贛蓮、湖南湘蓮、福建建蓮）的主產區之一。其白蓮種植歷史悠久，石城縣白蓮種植可追溯至光緒末年。20世紀80年代起，通過縣委縣政府的積極引導和支持，白蓮迅速成為石城縣種植面積最大的農業作物。

白蓮是應用歷史悠久、藥食兩用的大宗中藥材，石城縣白蓮色白、粒大、味甘清香，兼具食用滋補及保健功能，除真空凍干鮮蓮、速凍鮮蓮等品種，還有如蓮子麥片、蓮子粉、蓮子罐頭等食品。藥用據《本草綱目》記載，蓮子交心腎、厚腸胃、固精氣、強筋骨、補虛損、利耳目、除寒濕、止脾泄久痢、赤白蜀，可治療女人帶下崩中諸血病。蓮子性平，可補脾、養心、澀腸、固精、清心火、培補氣血，主治脾虛泄灣、遺精、帶下等癥[8]。除蓮子外，荷葉、蓮蓬、荷花、蓮須、蓮心、藕節等均具有較高的食用和藥用價值，蓮系列產品加工過程的下腳料蓮稈、蓮籽殼亦是極好的食用菌原料。

近年來，隨著農業產業結構調整和種蓮比較效益攀升，石城縣白蓮種植規模逐步壯大，農民種蓮收益穩步提升，白蓮已成為該縣農業經濟的主導產業和農民脫貧致富的支柱產業之一。據統計，截至2017年石城縣白蓮種植面積達8萬畝，總產值約3.6億元，按照戶均種植面積2.8畝、畝產干蓮150斤、售價30元/斤計算，貧困戶從白蓮產業獲得的戶均收入達到12 600元[9]。為提高白蓮市場占有量，增加白蓮產品附加值，石城縣著力于延伸白蓮產業鏈，重點扶持白蓮加工企業，聯合多家科研機構研制出多種特色新產品，使白蓮產業形成集生產、加工、銷售為一體的產業群，積極引導其向工業、旅游業發展，形成區域性產業結構，幫助農民擴大就業門路，轉移農村剩余勞動力，有利于促進縣域產業經濟合理化。

2 石城縣白蓮種植信息及分析

2.1 樣點數據收集

通過對石城縣白蓮種植基地進行實地調查，選取縣域內少數具有代表性的白蓮種植基地為樣點，利用GPS進行定位，記錄樣點位置信息（如表1所示），并與種植戶就白蓮栽培面積、產量、產值、加工及銷路等進行座談交流后收集相關信息。

2.2 數據選取及預處理

白蓮遙感解譯的野外驗證數據來源于2018年10月的地面調查和高空分辨率遙感影像，綜合石城縣白蓮的生長和生產特征以及圖像質量分析，本研究選取2018年7月3日的資源三號（ZY-3）衛星遙感影像1A級產品，包括多光譜數據和全色數據。采用Landsat8-OLI影像的level1T級產品作為基準影像，以30 m的ASTER DEM影像對ZY-3的多光譜數據進行正射校正，生成5.8 m的多光譜影像，校正誤差均值為2.53個像元[10]。由于同一物體或性質相同的物體在不同條件（或相同條件）下具有不同的反射率而表現出不同色調，因此以多光譜數據為基準影像，對全色數據進行配準，生成2.1 m的全色影像，配準的誤差為0.65個像元;最后進行輻射校正、大氣校正和主成分變換（PC）融合，得到2.1 m的多光譜融合數據。

2.3 遙感數據解譯及驗證

將采集到的樣點數據信息導入已加載的以ZY-3衛星數據為數據源的石城縣遙感影像的ENVI 5.3（64-bit）軟件中，對獲取的遙感數據進行多尺度分割，選擇提取白蓮種植地塊的最優分割尺度，采用人工目視解譯的方法對石城縣白蓮種植區域進行精確提取。將分割提取到的整個石城縣區域內的白蓮種植地數據導入ArcMap 10.3軟件并計算其面積，再進行實地考察驗證，最終繪制得到石城縣白蓮種植區分布圖。

3 石城縣白蓮種植面積調查結果

石城縣白蓮種植區分布圖顯示，石城縣白蓮種植總面積為42 597 951.505平方米（63 864.995畝），約占耕地面積的33%，其中最大的模塊面積為149 440.96平方米（224.05畝），與2013年統計繪制所得石城縣白蓮種植面積44 936畝[9]相比，2018年該縣白蓮種植面積總體擴大約42.12%。石城縣白蓮種植分布詳見圖1。根據石城縣鄉鎮行政區劃圖可知，石城縣白蓮種植主要分布在縣城以北，主要集中在小松鎮和豐山鎮，南部則以大曲鄉和屏山鎮種植較多。

4 遙感技術在石城縣白蓮產業發展中的應用

4.1 白蓮種植面積與產量估算

隨著中藥材在中醫藥事業和健康服務業發展中的基礎地位日益突出，以及國家對中藥材種植監測體系的要求越來越高，快速準確地獲取中藥材種植面積、分布和產量等信息在中藥材產業發展中尤為重要。常規的統計調查存在數據獲取難、周期長、時效性和準確度低等問題，難以滿足中藥材種植生產管理的需求，已不能適應當下經濟發展的需要。本研究嘗試利用衛星遙感技術進行石城縣白蓮種植面積的提取，在利用計算機自動提取的遙感影像中，采用人工目視解譯法得到白蓮種植區域圖像，再根據實地考察驗證，最終得到白蓮種植面積，估算出產量，具有數據獲取速度快、信息量大、準確度高且時效性強等優勢，極大地避免了工作復雜性、節省了大量人力、物力。綜上可知，通過遙感技術提取到石城縣2018年白蓮種植面積為63 864.995畝，相比2013年常規統計的白蓮種植面積（44 936畝）增長了42.12%，表明石城縣白蓮種植作為縣扶貧產業項目已取得十分顯著的作用，白蓮產量的增加極大推動了縣產業經濟發展。基于遙感技術的石城縣白蓮種植面積提取策略可為其他地區推進中藥材種植質量保障與產業持續健康發展提供參考。

此外，中藥材產量的估算也是遙感監測技術的重要內容之一，通過作物獨特的反射波，遙感監測技術可在識別作物種類的基礎上，觀察作物的生長情況，并結合所提取的種植面積信息，進而準確地估算其產量。

4.2 制定白蓮產業發展計劃及相關政策

中藥材產業作為一項具體的扶貧實施項目，離不開相關政策的扶持與支撐。中藥材產業扶貧必然也離不開科技的投入，借助于衛星遙感技術和方法，獲得區域白蓮種植面積及分布信息，動態監測、科學預警中藥材市場狀態，引導中藥材種植向規模化、規范化、集約化發展，可有效防范中藥材產業市場風險，提高產業驅動經濟能力，防止返貧困現象的發生。

4.3 不足及建議

實地走訪中發現，除白蓮作為石城縣經濟的主導和支柱產業外，該縣的薏苡也已列入扶貧項目，且取得一定規模，此外，該縣還有林下或大棚種植的七葉一枝花、八角蓮、多花黃精等中藥材。通過實地考察發現，石城縣薏苡少數為集中式種植，多數為小面積或與其他作物套種或間作，而七葉一枝花、八角蓮、多花黃精等屬林下或大棚種植的中藥材，由于多源數據在空間光譜分辨率上尚存在不足，利用多源遙感數據進行識別效果較差，上述藥材的客觀準確的種植面積均難以獲取，因此需要引入更高空間分辨率的光譜影像，以提高遙感分類精度，對種植結構及種植地形區復雜的中藥材進行遙感識別、監測和分析。相信該項技術的應用將為科學者和決策者提供科學客觀的信息，為中藥材產業精準扶貧提供有力的技術支撐。

參考文獻

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（收稿日期：2019-07-09 修回日期：2019-11-12）

（編輯：孫 冰）