何佳乐 王晗

摘  要：3S是地理信息系统（Geography Information Systems，GIS）、全球衛星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）和遥感（Remote Sensing，RS）的统称[1]，在农业、林业、气象、海洋、国土等资源与环境相关领域应用广泛。文章在概述3S技术的特点和应用的基础上，重点介绍了3S技术在中药资源领域中的应用研究。

关键词：遥感;地理信息系统;全球导航卫星系统;中药资源;应用

中图分类号：R282 文献标志码：A         文章编号：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

随着信息技术、航空航天技术、成像技术以及各种硬件等的快速发展，“3S”技术目前已经比较成熟，在农、林、牧、渔、地质、海洋、交通、军事等多个方面运用十分广泛。运用的形式也多种多样，比如精准农业、环境保护、灾害防治等[2]。

中药资源是我国一种珍贵的自然资源，由于地形和气候的多样性，我国的中药资源数量大，种类多，且具有极强的空间信息相关性。本文通过查阅3S技术在中药资源领域应用的相关文献，对此进行综述，希望能为3S在中药资源领域的相关研究提供一些参考。

1 3S技术概述

遥感，就是遥远地感知。它是根据地物的电磁波谱特性，运用卫星等平台搭载传感器探测地物对电磁波的反射特征和发射的电磁波特征，从而获取地物形状等基本信息，完成不接触的地物的远距离信息获取[1]。它可以获取大范围数据资料，速度快，周期短，不受恶劣自然条件影响，时效性高[3]。

全球卫星导航系统是以卫星为基础，进行无线电授时、导航、定位，能在地表或近低空为用户提供全天候的精密的三维坐标、速度和时间[4]。虽然我国北斗卫星导航系统已经由建立逐渐趋于完善，但是目前的许多研究仍使用的是美国的GPS系统。

地理信息系统是一种基于计算机，具有采集、存储、分析、管理地理空间分布数据等功能的空间信息技术[5]。地理信息系统有着强大的空间分析和数据处理能力，可以用于建立空间数据库和决策支持系统， 也可以进行空间查询、空间分析和辅助规划决策等[1]。

3S技术集成是将地理信息系统、全球卫星导航系统、遥感相互结合起来使用，利用其各自的长处，弥补彼此的不足[1]。3S技术集成分别有地理信息系统与遥感的集成、地理信息系统与全球卫星导航系统的集成、遥感与全球卫星导航系统的集成以及地理信息系统、全球卫星导航系统、遥感三者的集成，其中GIS、RS、GNSS三者的集成无疑是3S技术集成发展的最高追求[1]。

2 3S技术在中药资源领域中的应用

中药资源是一种自然资源，其分布有很强的地域性，这给予了3S技术很大的发挥空间。如果将先进的3S技术应用于中药资源领域中，将给中药资源开发打开一片崭新的天地。

2.1 GIS在中药资源领域中的应用

2.1.1 GIS在中药资源区划中的应用

中药资源区划是研究中药资源与地域的空间分布规律，并按照这种空间差异性和规律性对其进行区域划分[6]，其对于中药材资源的产业合理规划和可持续利用具有重要作用。GIS强大的数据管理和空间分析使中药资源区划中不再像传统区划方法中基于单一因子进行区划。韦翡翡[7]等利用地理信息系统对铁丝威灵仙标本信息进行了生态因子的综合分析，并对铁丝威灵仙的生态适宜性进行区划和制图。李振华[8]等利用GIS技术通过处理内蒙古地区的肋柱花的空间数据，进行了肋柱花的生态适宜性区划研究，找出了内蒙古地区肋柱花最适合生长的区域。

2.1.2 GIS技术在中药资源调查中的应用

传统中药资源调查是通过药材收购的数量估计和野外实地调查相结合，得出中药材的储藏量等数据，需要大量的人力、物力，且调查周期长，时效性较差，同时由于人为主观性因素大导致调查结果精度较低[9]。如蒙麦侠[10]等在中药资源野外调查中利用GIS技术综合考虑了地形地势、交通可达性、中药资源分布等原因提前确立样方调查陕西省宜川县野生中药资源。如武鑫[11]等将GIS技术用于估算邯郸市野生道地中药材蕴藏量，为当地中药资源自然保护区的建立和中药事业的发展，提供了数据支撑。

2.1.3 GIS在中药资源管理中的应用

中药资源以前通常以文字描述、图片展示等静态的、零散的方式呈现，管理上不成系统，且数据更新等周期较长，十分不便。中药资源的信息化管理是实现中药现代化和中药资源可持续利用的重要基础[12]。沈建卓[13]从药材滥采滥挖， 资源破坏严重，盲目采集药材， 造成供需失衡，生产需求脱节， 价格大起大落，是否道地不究， 质量优劣不分等方面阐述了中药资源管理中的问题，提出要对中药资源合理、有效的利用，加强管理，走可持续发展的道路。孙成忠[14]等基于采样数据、道地药材生态因子数据，运用地理信息技术、空间数据库技术、组件式GIS开发技术，开发了中药资源药材区划分析系统，可分析预测中药材资源的适宜生长区域，对数据进行空间化、可视化管理，实现中药资源的分布、品质和生产等多类型区划的自动分析，并将结果以专题地图的形式直观的展示出来。赵姝婷[15]等针对四川省中药资源普查信息化建设缺口的问题，建设基于GIS的中药资源信息系统，实现中药资源的动态标注、数据录入、分类查询、统计分析、以及动态监测和数据共享等各种实用功能，使中药资源地理信息系统的使用人员可以十分简便地获得相应的中药材种类、分布、数量等核心信息。

2.2 RS在中药资源领域中的应用

2.2.1 RS在中药面积和蕴藏量估算中的应用

通过高分辨率的遥感影像，提取地物的波谱信息，再进行分类，在一定精度上可进行中药的面积和蕴藏量估算。尹旻臻[16]等利用资源三号卫星影像结合凤丹的生物学特性，运用最大似然法，在地面调查的基础上，对砀山县凤丹的种植区域进行了遥感识别，提取了丹凤的种植面积等信息。张飞[17]等通过无人机低空遥感技术利用人机交互式目视解译的方法快速提取出解译样本，结合高分辨率遥感数据进行监督分类，并通过后期验证，成功对洛宁县丹参的分布面积进行了估算。

2.2.2 RS在中药资源动态监测中的应用

将RS技术运用于中药资源动态检测一般通过解译不同时间或在不同条件下获取的同一地区的遥感影像数据，在遥感图像中，识别并且量化该地区中药资源的种类变化、空间分布状况的改变及其改变的变化量[18]。黄灵光[19]等在夏季、秋季两个不同的时期，定点抽样调查了江西的中药资源蔓荆子（Vitex trifolia Linn.var.trifolia），并采集了光谱信息，研究了在夏季和秋季两个不同时期的蔓荆子及其周边共生地物光谱特征，并将收集到蔓荆子的光谱数据建立成了数据库，利用资源一号02C和资源三号卫星及以前的研究资料等其它辅助资料，经数据融合后，通过非监督分类（ISODATA法）和监督分类、目视解译和野外核实等多种方法相结合，实现了对江西中药材蔓荆子的空间分布的动态监测。史婷婷[20]等通过运用无人机遥感技术，监测裸花紫珠的种植面积和种植区域等信息，经数据处理和统计分析得出裸花紫珠地块分布位置及面积。

2.3 GNSS在中药资源领域中的应用

GNSS在中药资源中的应用多见于中药资源野外调查方面，利用GNSS筛选确定调查样方、野外调查路线引导记录、确定中药资源的空间位置等。蒙麦侠[10]等在野外调查过程中，利用GPS定位样地位置，并根据卫星采集数据记录每个套方的海拔、经纬度、坡度、坡向等。王孝勋[4]等在对叶百部野外调查中利用GPS进行观测点定位、路线导航、药用植物种群（居群）面积的确定、测量样方距离。李桂英[21]在野外调查时采用了GPS手持机，在GPS手持机上记录样方位置和属性信息，比如经纬度、海拔等精密位置信息、时间等其他信息，同时利用GPS手持机引导记录野外调查路线，在经过内业处理后，生成了野外调查样方图及实际路线图。

3 结束语

中药资源是我国一种战略资源，与我国中药及中医事业的发展息息相关。随着科学技术的飞速发展，传统的中药资源调查管理等方法已经逐渐显示出它的弊端，限制了中药资源的开发和中医事业的发展。将3S技术应用于中药资源领域，对于中药资源的可持续开发和合理利用具有极其重要的战略意义[22]，也极大的促进了中医事业的现代化发展。

参考文献：

[1]李德仁.论RS，GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术[J].遥感学报，1997（01）：64-68.

[2]樊绪富，秦景全，王宁，等.“3S”技术集成及其应用[J].林业科技情报，2011，43（04）：4-7.

[3]孙宇章，黄璐琦，郭兰萍，等.遥感技术在中药资源调查中的应用[J].中国现代中药，2006（09）：7-10.

[4]王孝勋，朱华，蔡毅，等.手持式GPS在对叶百部资源调查中的应用[J].安徽农业科学，2010，38（14）：7690-7691.

[5]陈梓贤，施明毅，刘晓芬.GIS技术在中药资源领域的应用[J].中国民族民间医药，2018，27（15）：63-65.

[6]张小波，郭兰萍，周涛，等.关于中药区划理论和区划指标体系的探讨[J].中国中药杂志，2010，35（17）：2350-2354.

[7]韦翡翡，吕蓉，王莉，等.铁丝威灵仙生态适宜性区划研究[J].中国中医药信息杂志，2020，27（07）：1-5.

[8]李振华.内蒙古地区蒙药肋柱花生态适宜性区划及野生抚育初步研究[D].内蒙古科技大学包头医学院，2015.

[9]陈士林，谢彩香，姚辉，等.中药资源创新方法研究[J].世界科学技术-中医药现代化，2008（05）：1-9.

[10]蒙麦侠，孟雪，赵鑫，等.基于3S技术调查陕西省宜川县野生中药资源及综合评价[J].中医药导报，2020，26（01）：92-97.

[11]武鑫，王亮，王洪博，等.应用现代3S技术调查邯郸市野生道地中药材蕴藏量及现状综合评价[J].中国医药导报，2018，15（27）：130-134.

[12]谷婧，冯成强，张文生.3S技术在中药资源研究和管理中的应用与展望[J].中草药，2014，45（10）：1502-1506.

[13]沈建卓.新形势下加强中药材资源管理对策探讨[J].中国药业，2018，27（08）：82-85.

[14]孙成忠，郝振国，张静华，等.中药资源区划分析系统的设计与实现[J].世界科学技术-中医药现代化，2020，22（01）：1-8.

[15]赵姝婷，施明毅，温川飙.基于GIS四川省中药资源信息系统构建及应用研究[J].成都中医药大学学报，2017，40（02）：9-11.

[16]尹旻臻，解会群，程铭恩，等.基于遥感影像的凤丹种植面积提取方法研究[J].中国中药杂志，2019，44（19）：4107-4110.

[17]张飞，景志贤，纪宝玉，等.基于无人機低空遥感与卫星遥感的洛宁县中药资源种植面积估算研究[J].中国中药杂志，2019，44（19）：4095-4100.

[18]张辟芳.基于SPOT5遥感影像提取退耕还林小班信息的两种方式比较[D].四川农业大学，2012.

[19]黄灵光，张秀平，方豫.江西中药资源蔓荆子遥感动态监测研究[J].湖北农业科学，2015，54（16）：3923-3927.

[20]史婷婷，张小波，郭兰萍，等.无人机遥感在裸花紫珠监测中的应用研究[J].中国中药杂志，2019，44（19）：4078-4081.

[21]李桂英.槲蕨资源调查的动态监测方法体系构建[D].中国协和医科大学，2009.

[22]郭兰萍，黄璐琦，蒋有绪.“3S”技术在中药资源可持续利用中的应用[J].中国中药杂志，2005（18）：1397-1400.