全 文 ：书手持式 GPS在对叶百部资源调查中的应用
王孝勋1，2，朱 华1，2* ，蔡 毅1，唐念云1 (1.广西中医学院，广西南宁 530001;2.成都中医药大学，四川成都 611137)
摘要 ［目的］论述手持式 GPS在对叶百部资源调查中的应用。［方法］在简要介绍 GPS及其定位原理的基础上，阐述手持式 GPS在
对叶百部资源调查中定位、导航、求积、测距等方面的应用。［结果］GPS定位、导航功能优越，还有很好的求积、测距功能。［结论］手持
式 GPS在中药资源调查中具有广阔的推广应用价值。
关键词 手持式 GPS;中药;对叶百部;资源调查
中图分类号 R282. 71 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2010)14 －07690 －02
Application of Portable GPS in Resource Investigation of Stemona tuberosa Lour.
WANG Xiao-xun et al (Guangxi Traditional Chinese Medicine University，Nanning，Guangxi 530001)
Abstract ［Objective］To expatiate the application of portable GPS in the resource investigation of Stemona tuberosa Lour. . ［Method］Based on
a brief introduction of GPS (Global Positioning System)and it′s positioning principle，the application of portable GPS on location，navigation，
quadrature，ranging and other aspects were expatiated in the resource investigation of Stemona tuberosa Lour. . ［Result］GPS had the superior
function on location，navigation，quadrature and ranging. ［Conclusion］The portable GPS has the potential of popularization and application in
the resource investigation of traditional Chinese medicine.
Key words Portable GPS;Traditional Chinese medicine;Stemona tuberosa Lour.;Resource investigation
基金项目 广西教育厅面上科研项目(200911MS130);广西中医学院普
通课题(P2008083)。
作者简介 王孝勋(1973 － )，男，湖南常德人，硕士，讲师，从事中草药
品种、品质及资源开发方面的研究。* 通讯作者。
收稿日期 2010-02-09
近 20年来，国内和国际天然药物市场及资源都发生了
惊人的巨变，对中药资源的掠夺式开发以及生境破坏都在加
速中药资源枯褐，使中药资源量减少，药材质量下降，严重制
约了中药现代化的发展。为此，肖培根等［1］提出建立国家中
药资源宏观管理系统的思路:以群落学、统计学、“3S”技术
(遥感 RS、地理信息系统 GIS、全球定位系统 GPS)和计算机
信息系统等高新技术手段为支柱，建立全国中药资源监测体
系和保护体系［1］。中药资源宏观管理系统的基础工作是中
药资源的信息采集，国际上广泛应用的“3S”技术中的 GPS
是当今最具优势的空间定位系统，具有全天候、定位精度高、
高灵敏性、应用广泛、自动化程度高等特点，可以解决传统定
位方法精度低、工作量大、复位难的问题，满足资源调查的
需要［2 －3］。
对叶百部(Stemona tuberosa Lour.)系《中华人民共和国
药典》规定的百部品种之一，主产于湖南、湖北、广东、广西、
海南、福建、四川、贵州、台湾等省区，植物为广布种［4］。在我
国药用历史悠久，为中医临床常用中药，主要用途为内服止
咳、外用杀虫［5］。目前，在我国森林资源调查中已经广泛应
用手持式 GPS接收机进行样地的定位和复位、林班或小班边
界及面积的测定等［6］。手持式 GPS 相对于测量型的差分
GPS，携带方便、操作简单、定位容易，不需要掌握太多的 GPS
专业知识而在诸多领域得到广泛使用，但是手持式 GPS应用
于中药资源调查的报道较少。为此，笔者借鉴 GPS技术在林
业资源调查中的应用，在介绍 GPS及其定位原理的基础上阐
述手持式 GPS在对叶百部资源调查中的应用。
1 GPS概述
1. 1 GPS简介 GPS是美国从 20 世纪 70 年代开始研制，
于 1994年全面建成并投入使用的全球定位系统。它以卫星
为基础，进行无线电导航定位，具有全能、全球、全天候、连续
和实时的导航、定位和定时功能，能为用户提供精密的三维
坐标、速度和时间。目前，该系统广泛用于军事领域并逐渐
民用化，在我国 GPS已广泛应用于大地测量、工程测量、航空
与卫星遥感、资源勘察等领域［7 －8］。
1. 2 GPS定位原理［8］ GPS系统由空间部分(21 颗为工作
卫星、3颗备用卫星)、地面支撑系统(1 个主控站、5 个监控
站、3个注入站)和用户设备部分(GPS接收机)3个独立的部
分组成。在主控站遥控下，各监控站对每颗可见卫星每 6
min进行 1次伪距测量和积分多普勒观测，采集气象要素数
据，计算卫星轨道参数，并通过注人站注人到相应的卫星存
贮器里，形成 GPS卫星导航电文。地面接收机通过接收卫星
发射的测距信号和导航电文，获得距离、卫星钟差及卫星位
置等信息。
由于测站点 P(x，y，z)坐标及接收机钟差改正数 Vtb未
知，根据传统大地测量后方交会原理，需至少观测 4 颗以上
卫星，列出至少 4个以上方程，才能求出 P 点位坐标。用距
离交会求 P点三维坐标(x，y，z)的观测方程为:
［(x － xi)2 +(y － yi)2 +(z － zi)2］1 /2 = ρi + δρiion + δρ
i
tron
－ CVita + CVtb
式中，(x，y，z)为卫星坐标;ρi为接收到的卫星伪距值;δρiion为
卫星信号经过电离层折射改正数;δρitron为卫星信号经过对流
层折射改正数;Vita为卫星钟差改正数;C 为光速。前 5 项均
由导航电文给出。
2 手持式 GPS在对叶百部资源调查中的应用
2. 1 定位 定位是 GPS最主要功能。目前，手持式 GPS的
标称定位精度一般在 10 ～15 m，可以满足样地初设和复位的
精度要求［6］。为调查广西对叶百部的分布情况，笔者应用美
国 Garmin公司生产的 eTrex Summit手持式 GPS对其进行资
源调查。选取 10个对叶百部野生资源较丰富的县市，每个
产地选取 1株(与种群的其他植株间隔 10 m以上)作为定位
观测点。方法:选定样本植株后，开机，2 min后待卫星状态
页面显示三维导航误差在 10 m内且坐标数值稳定后定位。
测量结果见表1。后经2次复测，复位率达100%。对叶百部
野生分布点经纬度的确定是一个永久的标志，不受气候变
责任编辑 李占东 责任校对 卢瑶安徽农业科学，Journal of Anhui Agri. Sci. 2010，38(5):7690 － 7691，7693
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.14.152
化、生态环境变化、地质变化、时光变迁的影响，为长期监测、
分析生态环境变化对对叶百部资源变化的影响提供了条件，
为今后国家中药资源地理信息系统的建立提供基础数据。
表 1 对叶百部定位观测点测量结果
Table 1 The measurement results of field monitoring spots for Stemo-
na tuberosa Lour.
观测点
Monitor-
ing spots
产地
Producing
area
三维位置 Three-dimension position
经度
Longitude
纬度
Latitude
海拔高度∥m
Elevation height
P1 防城港市东兴市 E 107°58′25. 4″ N 21°37′50. 0″ 35
P2 防城港市上思县 E 108°01′26. 4″ N 21°58′30. 6″ 337
P3 崇左市大新县 E 107°25′29. 6″ N 23°01′13. 9″ 377
P4 崇左市天等县 E 107°10′11. 1″ N 23°06′43. 8″ 443
P5 百色市靖西县 E 106°32′03. 2″ N 23°05′52. 9″ 822
P6 百色市隆林县 E 105°07′39. 4″ N 24°40′20. 5″ 1 577
P7 河池市凤山县 E 107°04′10. 8″ N 24°28′58. 7″ 656
P8 河池市天峨县 E 106°51′22. 6″ N 24°40′31. 3″ 624
P9 桂林市平乐县 E 110°49′34. 7″ N 24°33′22. 1″ 205
P10 桂林市恭城县 E 110°43′44. 4″ N 24°56′18. 9″ 348
2. 2 导航 导航是GPS另一个主要功能。手持GPS的导航
方法有航点导航、航线导航、航迹导航等。在已有某种药用
植物的 GPS定位数据时，可以直接采用航点导航。但在首次
进行某种药用植物资源调查时，一般采用航迹导航，特别是
在地形地貌情况复杂时尤为适用。方法:当你迷路或者想返
程时，在GPS按下“返航”，GPS会指引你原路返回，这是最精
确的导航手段。
2. 3 求积 手持 GPS除可用于确定药用植物野外地理位置
外，还可以用于药用植物种群(居群)面积的确定。方法:实
时测量，在 GPS定位后，拿着 GPS绕待测区域走一圈，就能
计算出待测区域的面积。
在该次资源调查时发现，对叶百部经过连年采挖，呈现
散生状态，植株间距较远，这种情况不适合计算面积;但在大
新县福隆乡发现一块洼地到处是石头，石缝间均长有对叶百
部，且为野生，约有 50个植株，用手持 GPS测量面积为 38. 62
m2，约为 1. 3 个植株 /m2。
2. 4 测距 在进行资源调查时，除了就地进行初步鉴定和
研究外，还必须采集足够数量的标本和样品，满足今后分类
学、化学、药理学、中草药学研究的需要。采样一般要求 1 个
居群内应间隔2 ～50 m以上(草本2 ～5 m，灌木10 ～50 m，乔
木 100 ～150 m)［9］。为使采样符合要求，在采样时先测距。
方法:先将待采植株定位，再在另 1 待采植株处采用导航功
能测量间距，或者给 2个待采植株定位后编辑航线测量。结
果表明，手持 GPS测量结果与皮尺测量基本一致。该次采样
间隔均在 10 m以上。
对于广西境内对叶百部定位观测点，也可以编辑航线来
测量彼此间距离，以判断布点是否合理，为日后跟踪监测、分
析提供数据。经测量，10 个对叶百部定位观测点，任意 2 点
间直线距离最短为 28. 1 km(P3 崇左市大新县 － P4 崇左市
天等县)，最长为 567 km(P6 百色市隆林县 － P10 桂林市恭
城县)。
3 讨论
3. 1 定位精度问题 手持式 GPS定位属于绝对定位，也叫
单点定位，它是利用1台GPS接收机，在观测点上同时观测4
颗以上的 GPS卫星直接解算出该点在WGS84坐标系中的坐
标值。在 SA 的影响下，GPS 实时单点定位精度为 100(水
平)和 150 m(垂直)［10］;美国政府在 2000年 5月 1日正式取
消 SA政策，GPS定位精度误差在 12 m以内，远高于森林资
源连清技术操作细则中规定的精度值［11］，同样符合中药资
源调查的要求。馆藏植株标本一般只记载到乡镇一级，范围
很大;依据标本记录溯源，难度很大;而 GPS 定位准确，植株
样本复位时范围很窄，目标物易发现，且一般不用设标记，可
以有效防止人为干扰。
3. 2 坐标系统转换问题 GPS 卫星星历是以 WGS84 国际
通用坐标系统为基准建立的，我国目前应用的地形图属于
1954 年北京坐标系或 1980 年国家大地坐标系，不同坐标系
之间存在着平移和旋转关系，两者坐标误差约为 80 ～ 120
m［12］。美国取消 SA 政策后两者坐标误差降到约 40 ～ 50 m
(根据 GPS所测坐标与国家三角点标准坐标计算所得)［13］。
由于 GPS测量获得的成果属于 WGS-84坐标系，一般不能直
接应用在我国现行坐标系中，必须将其转换为我国现行坐标
系后才能使用。目前生产的 GPS接收机内部软件，具有坐标
转换功能，输入转换参数后，便可获得北京(西安)坐标系的
成果。但是上述转换参数在不同地区、不同时间有所不同，
又由于保密原因，一般很难得到，当进行精密定位时，则需要
自己来解算适用于工作区的转换参数。但当某些工作对定
位精度要求不高，如小比例尺野外定位，可考虑直接应用
GPS测量成果［10］。中草药资源地图一般采用 1∶1万或 1∶100
万比例尺地图，该次资源调查是针对广西全境的野生对叶百
部的分布，采用基本地形图中的小比例尺地图(≤1∶100 万)，
因此，可以忽略不同坐标间的误差、无需输入转换参数，直接
采用手持式 GPS的点位坐标在地图上标注。
4 结语
由于中药资源调查工作不能直接产生经济效益，所以，
历来不受重视，在 GPS技术在其他行业领域已经普及应用的
今天，其在中药资源调查中的应用尚处于探索阶段。该研究
表明，使用手持式 GPS可以直接测定植株样本实际位置;利
用其导航功能，可以实现植株样本的快速复位。其优越的定
位、导航功能可大大提高定位精度和工作效率，减少外业工
作时间和劳动强度，并由此大幅减免人员(队员、向导等)费
用，是中药资源调查中一种理想的定位、导航工具。此外，还
有求积、测距功能，且应用手持式 GPS还可大大降低调查人
员野外作业迷路的概率，有利于安全生产。因此，可以预见
手持式 GPS在中药资源调查中具有很大的推广应用潜力。
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(下转第 7693页)
196738 卷 5 期 王孝勋等 手持式 GPS在对叶百部资源调查中的应用
过不同的配比对标准混合样品和石榴糖样品进行对比分析。
结果显示，酸、甜石榴糖溶液都只出现 2个组分峰，通过与标
准样品保留时间对比分析可知，分别为果糖和葡萄糖，因此
就对这 2种单糖的分离效果进行重点考察。试验结果显示，
当采用氨基柱时，ELSD 检测器的基线噪声会随水相比例的
增加而显著增大，随乙腈比例的增加而降低。对于各组分的
分离，当水相比例较大时，组分峰的分离度不高，适当增加乙
腈的比例，分离度会变好，但继续增大乙腈的比例，色谱峰又
会出现重叠;最终发现，当乙腈、水的体积比为 80∶20时，分离
效果最佳。混合标样以及酸、甜石榴糖样 HPLC-ELSD 分析
色谱图见图 1。
注:1.果糖;2.葡萄糖;3.蔗糖;a.混合标样;b.酸石榴样品;c.甜
石榴样品。
Note:1. Fructose;2. Glucose;3. Saccharose;a. Mixed standard
samples;b. Samples of sour pomegranates;c. Samples of
sweet pomegranates.
图 1 HPLC-ELSD分析色谱图
Fig. 1 The chromatogram of HPLC-ELSD
2. 2 标准曲线、线性范围、检出限及精密度 按上文中所述
相关方法进行测定并计算后，得果糖的标准曲线回归方程为
lnCFru = －14. 944 0 + 0. 942 4 lnAFru，R = 0. 999 4，线性范围
0. 18 ～2. 77 mg /ml，最低检出限 0. 11 mg /ml，RSD = 3. 18%;
葡萄糖的标准曲线回归方程为 lnCGlu = － 14. 060 0 +
0. 927 1 lnAGlu，R =0. 9993，线性范围 0. 48 ～7. 44 mg /ml，最低
检出限 0. 29 mg /ml，RSD =2. 05%。
2. 3 回收率测定试验结果 回收率测定结果见表 1。
2. 4 石榴中的游离糖含量 石榴中游离糖含量测定进行 3
次平行试验，结果见表 2。
表 1 回收率测定结果
Table 1 The determination results of recovery
样品
Samples
样品量∥mg
Amount of
samples
加入量∥mg
Addition
测得量∥mg
Measured
amount
回收率∥%
Recovery
果糖 12. 021 1. 660 13. 664 99. 0
12. 021 5. 532 17. 409 97. 4
12. 021 8. 298 20. 073 97. 0
葡萄糖 10. 685 4. 463 16. 332 96. 6
10. 685 14. 876 26. 614 98. 1
10. 685 22. 314 33. 781 97. 5
表 2 石榴中游离糖的含量
Table 2 The content of free sugar in megranate %
样品
Samples
游离糖
Free sugar
重复 Repetition
1 2 3
平均值
Mean
酸石榴 果糖 3. 12 3. 03 3. 40 3. 18
葡萄糖 3. 71 3. 54 3. 97 3. 74
总游离糖 6. 83 6. 57 7. 37 6. 92
甜石榴 果糖 7. 51 7. 90 7. 33 7. 58
葡萄糖 6. 68 6. 84 6. 46 6. 66
总游离糖 14. 20 14. 70 13. 80 14. 20
3 结论
由试验结果分析可知，在该试验条件下，以 ELSD 为检
测器，采用较短的氨基色谱柱对果糖、葡萄糖以及蔗糖进行
分离的效果良好，分析时间短、回归线性好、回收率较高、结
果可靠。由于果糖、葡萄糖、蔗糖是各类水果的主要可溶性
游离糖类，因此该法对水果糖类的测定具有一定的实际应用
价值。
白皮甜石榴和红酸石榴是石榴品种的 2个大类，测定结
果显示，甜石榴中总游离糖的含量为 14. 20%，酸石榴为
6. 92%，甜石榴总游离糖含量是酸石榴的 2倍。
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