3S技術在中藥資源領域中的應用綜述

何佳樂 王晗

摘 ?要：3S是地理信息系統（Geography Information Systems，GIS）、全球衛星導航系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）和遙感（Remote Sensing，RS）的統稱[1]，在農業、林業、氣象、海洋、國土等資源與環境相關領域應用廣泛。文章在概述3S技術的特點和應用的基礎上，重點介紹了3S技術在中藥資源領域中的應用研究。

關鍵詞：遙感;地理信息系統;全球導航衛星系統;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、航空航天技術、成像技術以及各種硬件等的快速發展，“3S”技術目前已經比較成熟，在農、林、牧、漁、地質、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，比如精準農業、環境保護、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，我國的中藥資源數量大，種類多，且具有極強的空間信息相關性。本文通過查閱3S技術在中藥資源領域應用的相關文獻，對此進行綜述，希望能為3S在中藥資源領域的相關研究提供一些參考。

1 3S技術概述

遙感，就是遙遠地感知。它是根據地物的電磁波譜特性，運用衛星等平臺搭載傳感器探測地物對電磁波的反射特征和發射的電磁波特征，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據資料，速度快，周期短，不受惡劣自然條件影響，時效性高[3]。

全球衛星導航系統是以衛星為基礎，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]。雖然我國北斗衛星導航系統已經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。

地理信息系統是一種基于計算機，具有采集、存儲、分析、管理地理空間分布數據等功能的空間信息技術[5]。地理信息系統有著強大的空間分析和數據處理能力，可以用于建立空間數據庫和決策支持系統， 也可以進行空間查詢、空間分析和輔助規劃決策等[1]。

3S技術集成是將地理信息系統、全球衛星導航系統、遙感相互結合起來使用，利用其各自的長處，彌補彼此的不足[1]。3S技術集成分別有地理信息系統與遙感的集成、地理信息系統與全球衛星導航系統的集成、遙感與全球衛星導航系統的集成以及地理信息系統、全球衛星導航系統、遙感三者的集成，其中GIS、RS、GNSS三者的集成無疑是3S技術集成發展的最高追求[1]。

2 3S技術在中藥資源領域中的應用

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技術很大的發揮空間。如果將先進的3S技術應用于中藥資源領域中，將給中藥資源開發打開一片嶄新的天地。

2.1 GIS在中藥資源領域中的應用

2.1.1 GIS在中藥資源區劃中的應用

中藥資源區劃是研究中藥資源與地域的空間分布規律，并按照這種空間差異性和規律性對其進行區域劃分[6]，其對于中藥材資源的產業合理規劃和可持續利用具有重要作用。GIS強大的數據管理和空間分析使中藥資源區劃中不再像傳統區劃方法中基于單一因子進行區劃。韋翡翡[7]等利用地理信息系統對鐵絲威靈仙標本信息進行了生態因子的綜合分析，并對鐵絲威靈仙的生態適宜性進行區劃和制圖。李振華[8]等利用GIS技術通過處理內蒙古地區的肋柱花的空間數據，進行了肋柱花的生態適宜性區劃研究，找出了內蒙古地區肋柱花最適合生長的區域。

2.1.2 GIS技術在中藥資源調查中的應用

傳統中藥資源調查是通過藥材收購的數量估計和野外實地調查相結合，得出中藥材的儲藏量等數據，需要大量的人力、物力，且調查周期長，時效性較差，同時由于人為主觀性因素大導致調查結果精度較低[9]。如蒙麥俠[10]等在中藥資源野外調查中利用GIS技術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查陜西省宜川縣野生中藥資源。如武鑫[11]等將GIS技術用于估算邯鄲市野生道地中藥材蘊藏量，為當地中藥資源自然保護區的建立和中藥事業的發展，提供了數據支撐。

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、圖片展示等靜態的、零散的方式呈現，管理上不成系統，且數據更新等周期較長，十分不便。中藥資源的信息化管理是實現中藥現代化和中藥資源可持續利用的重要基礎[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，生產需求脫節， 價格大起大落，是否道地不究， 質量優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，走可持續發展的道路。孫成忠[14]等基于采樣數據、道地藥材生態因子數據，運用地理信息技術、空間數據庫技術、組件式GIS開發技術，開發了中藥資源藥材區劃分析系統，可分析預測中藥材資源的適宜生長區域，對數據進行空間化、可視化管理，實現中藥資源的分布、品質和生產等多類型區劃的自動分析，并將結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，實現中藥資源的動態標注、數據錄入、分類查詢、統計分析、以及動態監測和數據共享等各種實用功能，使中藥資源地理信息系統的使用人員可以十分簡便地獲得相應的中藥材種類、分布、數量等核心信息。

2.2 RS在中藥資源領域中的應用

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]等利用資源三號衛星影像結合鳳丹的生物學特性，運用最大似然法，在地面調查的基礎上，對碭山縣鳳丹的種植區域進行了遙感識別，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利用人機交互式目視解譯的方法快速提取出解譯樣本，結合高分辨率遙感數據進行監督分類，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在中藥資源動態監測中的應用

將RS技術運用于中藥資源動態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的遙感影像數據，在遙感圖像中，識別并且量化該地區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據建立成了數據庫，利用資源一號02C和資源三號衛星及以前的研究資料等其它輔助資料，經數據融合后，通過非監督分類（ISODATA法）和監督分類、目視解譯和野外核實等多種方法相結合，實現了對江西中藥材蔓荊子的空間分布的動態監測。史婷婷[20]等通過運用無人機遙感技術，監測裸花紫珠的種植面積和種植區域等信息，經數據處理和統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查方面，利用GNSS篩選確定調查樣方、野外調查路線引導記錄、確定中藥資源的空間位置等。蒙麥俠[10]等在野外調查過程中，利用GPS定位樣地位置，并根據衛星采集數據記錄每個套方的海拔、經緯度、坡度、坡向等。王孝勛[4]等在對葉百部野外調查中利用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查路線，在經過內業處理后，生成了野外調查樣方圖及實際路線圖。

3 結束語

中藥資源是我國一種戰略資源，與我國中藥及中醫事業的發展息息相關。隨著科學技術的飛速發展，傳統的中藥資源調查管理等方法已經逐漸顯示出它的弊端，限制了中藥資源的開發和中醫事業的發展。將3S技術應用于中藥資源領域，對于中藥資源的可持續開發和合理利用具有極其重要的戰略意義[22]，也極大的促進了中醫事業的現代化發展。

參考文獻：

[1]李德仁.論RS，GPS與GIS集成的定義、理論與關鍵技術[J].遙感學報，1997（01）：64-68.

[2]樊緒富，秦景全，王寧，等.“3S”技術集成及其應用[J].林業科技情報，2011，43（04）：4-7.

[3]孫宇章，黃璐琦，郭蘭萍，等.遙感技術在中藥資源調查中的應用[J].中國現代中藥，2006（09）：7-10.

[4]王孝勛，朱華，蔡毅，等.手持式GPS在對葉百部資源調查中的應用[J].安徽農業科學，2010，38（14）：7690-7691.

[5]陳梓賢，施明毅，劉曉芬.GIS技術在中藥資源領域的應用[J].中國民族民間醫藥，2018，27（15）：63-65.

[6]張小波，郭蘭萍，周濤，等.關于中藥區劃理論和區劃指標體系的探討[J].中國中藥雜志，2010，35（17）：2350-2354.

[7]韋翡翡，呂蓉，王莉，等.鐵絲威靈仙生態適宜性區劃研究[J].中國中醫藥信息雜志，2020，27（07）：1-5.

[8]李振華.內蒙古地區蒙藥肋柱花生態適宜性區劃及野生撫育初步研究[D].內蒙古科技大學包頭醫學院，2015.

[9]陳士林，謝彩香，姚輝，等.中藥資源創新方法研究[J].世界科學技術-中醫藥現代化，2008（05）：1-9.

[10]蒙麥俠，孟雪，趙鑫，等.基于3S技術調查陜西省宜川縣野生中藥資源及綜合評價[J].中醫藥導報，2020，26（01）：92-97.

[11]武鑫，王亮，王洪博，等.應用現代3S技術調查邯鄲市野生道地中藥材蘊藏量及現狀綜合評價[J].中國醫藥導報，2018，15（27）：130-134.

[12]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.

[13]沈建卓.新形勢下加強中藥材資源管理對策探討[J].中國藥業，2018，27（08）：82-85.

[14]孫成忠，郝振國，張靜華，等.中藥資源區劃分析系統的設計與實現[J].世界科學技術-中醫藥現代化，2020，22（01）：1-8.

[15]趙姝婷，施明毅，溫川飆.基于GIS四川省中藥資源信息系統構建及應用研究[J].成都中醫藥大學學報，2017，40（02）：9-11.

[16]尹旻臻，解會群，程銘恩，等.基于遙感影像的鳳丹種植面積提取方法研究[J].中國中藥雜志，2019，44（19）：4107-4110.

[17]張飛，景志賢，紀寶玉，等.基于無人機低空遙感與衛星遙感的洛寧縣中藥資源種植面積估算研究[J].中國中藥雜志，2019，44（19）：4095-4100.

[18]張辟芳.基于SPOT5遙感影像提取退耕還林小班信息的兩種方式比較[D].四川農業大學，2012.

[19]黃靈光，張秀平，方豫.江西中藥資源蔓荊子遙感動態監測研究[J].湖北農業科學，2015，54（16）：3923-3927.

[20]史婷婷，張小波，郭蘭萍，等.無人機遙感在裸花紫珠監測中的應用研究[J].中國中藥雜志，2019，44（19）：4078-4081.

[21]李桂英.槲蕨資源調查的動態監測方法體系構建[D].中國協和醫科大學，2009.

[22]郭蘭萍，黃璐琦，蔣有緒.“3S”技術在中藥資源可持續利用中的應用[J].中國中藥雜志，2005（18）：1397-1400.