全 文 ：2015 第十七卷 第十一期 ★Vol.17 No.11
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1 引言
中草药是中国的重要资源之一，在中国历史发
展进程中起到了极其重要的作用。随着现代医学的
不断发展，人类对各种中药材的需求越来越广泛。
科学技术和现代工业发展过程中产生的污染使生
态环境遭受极大的破坏，间接地影响了野生中药资
源的储量，使药材的需求量、产量及品种数量等与
多年前相比有了很大的变化。在当前不断进步的信
息时代，GIS 和遥感等先进的科学技术广泛应用于
道地药材适宜产地研究，这些技术在整个中药资源
领域的研究中均有应用，包括对中药资源的分布调
查、动态监测和区划管理等方面 [1]。目前，利用 GIS
和遥感技术对中药资源分布现状进行调查是现代
中药学的一个热点问题。
遥感技术是 20世纪 60年代发展起来的采集地
球数据及其变化信息的重要综合性技术手段，而地
理信息系统的优势在于它独特的地理空间分析能
力和强大的可视化表达手段，在世界范围内以及中
国众多科研机构和领域中，遥感技术和 GIS 技术都
得到广泛应用 [2]。中国前 3 次中药资源普查资料显
示，中国中药资源种类丰富、分布广泛。仅仅依靠
传统的实地调查方式来研究中药材资源分布，调查
的难度和工作量将非常巨大，而遥感技术在中药材
资源领域的应用具有独特优势，可以实现大面积同
步观测并提供最佳的获取信息方式 [3]。许多药材的 收稿日期：2015-01-21
修回日期：2015-07-08
＊ 国家自然科学基金委面上项目（41371125）：基于 LUCC扰动影响的成都平原土地生态安全维持机理，负责人：周介铭；四川省教育厅旅游发
展研究中心项目（LYC13-11）：基于 GIS的川西高原生态旅游开发模式研究，负责人：彭文甫。
＊＊ 通讯作者：彭文甫，博士，副教授，主要研究方向：环境遥感。
基于遥感与 GIS 技术的四川道地药材
川木通分布研究
—以小木通为例＊
董丽君 1，2，尚 雪 1，2，文路军 1，2，彭文甫 1，2＊＊，徐新良 3，方清茂 4
（1. 四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室 成都 610068；
2. 四川师范大学地理与资源科学学院 成都 610068；3. 中国科学院地理科学与资源研究所
中科院地理所数据中心 北京 100101；4. 四川省中药研究所 成都 610041）
摘 要：本文根据四川道地药材小木通的生长适宜性要求，通过遥感与 GIS空间分析、空间数据建库等
技术，提取土地利用信息，结合小木通生长的环境指标进行量化和综合分析，获得四川道地药材小木通的适
宜分布区域。研究结果表明，四川省古蔺县、叙永县、宝兴县和天全县等是小木通的适宜分布区域，其中古
蔺、叙永两县是主要分布区域，分别占适宜区总面积的 23.2%和 25.4%。通过与中药资源数据库对比可知，
本次研究结果与第三次全国中药普查数据基本吻合。这表明利用 GIS与遥感技术对小木通适宜区进行研
究具有科学性和可行性，可提高小木通的合理利用，为四川道地药材小木通的合理种植提供信息支持，为其
它野生中药材道地区域监测提供参考。
关键词：遥感技术 GIS 小木通 分布研究
doi：10.11842/wst.2015.11.036 中图分类号：R933/937 文献标识码：A
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生长周期不同，许多名贵中药材因过度采挖也面临
绝种的威胁。传统的地面实地调查必须在大量人
力、物力等基础上进行，耗费数年、数十年甚至更长
的时间才能获得大范围地区中药资源的动态变化
数据；空间遥感探测则可以在短时间内对同一地区
进行多次探测，具有人力不可比拟的时效性 [4]。与
传统的方法相比较，在中药资源的研究工作中遥感
技术的应用可以极大地节约人力、物力、财力，具有
很高的经济和社会效益 [5]。将地理信息系统技术应
用于中药资源适宜分布范围研究，即通过把与中药
材生长环境相关的各个环境因子分别量化成单元
公里网格即栅格数据，并进行量化和综合分析，能
科学、快速、准确地分析出各个环境因子作用下中
药材的适宜分布范围，根据对环境因子的依赖程度
确定中药资源的适宜范围并使之可视化，同时也能
准确的计算出适宜范围所包含的县区及面积，与传
统调查方式相比具有不可比拟的优势 [6，7]。
川木通为毛茛科植物小木通或绣球藤的干燥藤
茎。清代四川地方本草《天宝本草》记载有“四朵
梅”（即木通），不拘温热气血病，能利小便功百倍。
川木通的基源植物主要分布在西南地区，四川地区
最多。川木通历来使用野生品种，因此对其分布研
究具有很大困难。目前在利用遥感和 GIS 等技术
对传统中药材分布的研究中大多集中在川贝母、苍
术、茱萸、当归等，对川木通分布区的研究鲜有报
道。本研究主要针对川木通的主流品种小木通，拟
采用遥感、GIS和空间数据建库等技术，通过遥感影
像解译、GIS 空间分析，为四川道地药材小木通适宜
分布区域研究提供解决方案，为有效监测野生小木
通的分布、数量、合理化种植等提供信息支持，并为
其它野生中药材遥感监测提供参考 [8]。
2 研究区域概况
小木通适宜生长于长江上游，四川省东部及重
庆市西部的四川盆地，面积约有 260 000 km2。四川
盆地的地形闭塞，气温高于同纬度其他地区，等温
线呈现同心圆状分布，属亚热带湿润气候，该盆地
年降水量 1 000-1 300 mm，年日照仅 900-1 300 h，
年太阳辐射量为 370-420 J∙cm-2，这些良好的自然
条件和气候环境是农业和药材种植业发展的基础。
四川省是中国四大中药种植基地之一，中药材一直
是四川省农业主导产业之一，在成都市获得的 16
个国家地理标志保护的农产品中，中药材就占 1/4，
是中国中药地区发展的典范。按照小木通生长适宜
性要求，本研究涉及的区域包括四川的屏山、古蔺、
筠连、叙永、大竹、沐川、峨眉、雅安、天全、宝兴、都
江堰等县市地区。
3 材料及方法
3.1 数据来源及处理
本次研究数据及来源：2013年四川省的 Landsat
TM/ETM+ 遥感影像数据（来源于中国科学院地理科
学与资源研究所中科院地理所数据中心）；四川省
行政区矢量边界数据（来源于四川师范大学西南土
地资源与评价教育部重点实验室）；四川道地药材
生长生态因子空间数据，包括高程数字模型（Digital
Elevation Model，DEM）（来源于 USGS）；气象栅格
数据（来源于 CERN生态综合数据库及共享平台）。
数据处理：采用 ENVI 4.8 软件对遥感影像进行
几何纠正、辐射定标、大气纠正、拼接与剪裁，获得
四川省遥感数据；利用人机交互解译与野外调查结
合的方法提取四川省土地利用数据；通过重采样，分
别将 DEM和气象栅格数据的分辨率转化为 85.6 m。
3.2 研究方法
中药药用植物资源的分布、产量及质量变异都
与地理环境变化有直接关系，不同环境因素作用下
的同一品种药材，它的药性、产量、质量都会有很大
的差别 [9]。本研究首先查阅四川道地药材生态环境
文献及历史数据，了解影响其生长的环境因素，并
进行分类和分析，然后利用遥感图像和地理背景数
据及其相关关系进行综合研究，获得最终结果。本
研究的具体技术方案见图 1，具体研究方法如下：
① 四川道地药材小木通生长环境因子筛选与
分类；
② 获取四川道地药材遥感监测所需地理遥感
数据；
③ 建立遥感数据和地理背景数据之间的相关
关系；
④ 确定四川道地药材小木通的分布范围；
⑤ 四川道地药材小木通的分布面积测算。
4 结果与分析
4.1 土地利用分类
本研究采用监督分类得到近期四川省土地利用
信息。首先，对遥感影像进行影像增强和变换等预
处理；采用基于像元光谱信息的统计分类的监督分
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类法进行遥感图像的分类，主要包括 2 个阶段：一
是样本 ROI 选取过程，二是执行监督分类过程；然
后通过分类算法将四川省土地利用划分为耕地、林
地、草地、水域、城镇、荒漠和其它等类型；最后，经
过精度检验得到最终分类结果，见图 2。
4.2 生态环境因子叠加分析
4.2.1 提取适宜高程
在 GIS 软件支持下，根据小木通的生长适宜性
要求，利用 ArcToolbox工具从 DEM数据上提取其高
程范围。根据相关资料，小木通多生长于海拔 600-
1 600 m的山坡、山谷水沟、林边或灌木丛中，最适宜
区为海拔 1 000-1 500 m的盆地边缘外围山地区 [10]。
为保证研究结果的可扩展性，本研究将高程范围控
制在 600-1 600 m 范围内，从研究区 DEM 数字高
程模型上提取符合范围的高程，结果如图 3所示。
4.2.2 提取适宜年平均气温
在 GIS软件支持下，首先从四川省年均气温栅格
数据中裁剪出整个适宜区的年均气温栅格影像图，然
后根据适宜小木通生长的适宜性要求，从适宜区栅格
影像上提取出符合适宜小木通生长的年平均气温范
围。相关资料显示，小木通适宜区 7月平均气温 23-
26℃，1月平均气温 2-4℃，年均气温为 12-16℃，无
霜期 220-300天 [10]。从四川省年均温栅格影像图上
提取符合条件的年均温影像，结果如图 4所示。
4.2.3 提取适宜年降水量
根据相关资料及野外实地调查研究，小木通多
见于稀疏灌木林和林缘半阴处，喜温暖、湿润的中
低山地，年降水量为 1 000-1 400 mm[10]。结合这
一适宜性要求提取出小木通生长的适宜区年降水
量信息，提取方法与提取年平均气温及高程数据相
同，提取结果如图 5所示。图 1 技术路线图
图 2 四川省土地利用信息
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4.2.4 提取适宜地地信息
相关资料显示，小木通多生于山坡、山谷水沟、
林边或灌木丛中，周围植被多为常绿阔叶林 [10]。按
照道地药材生长多因子作用的机制，为了更加准确、
科学的表示出小木通生长范围，本研究需将适宜区
林地信息进行提取，并作综合分析。利用 ArcToolbox
工具，从经过遥感分类的四川省土地利用信息图上
提取出适宜区林地信息，提取结果如图 6所示。
图 3 适宜区高程
图 4 适宜区年平均气温
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4.2.5 提取小木通适宜区分布范围
道地药材的生长是多种生态环境因子共同相互
作用的结果，因此必须综合考虑各因子对其生长的
影响，将以上得到的生态环境因子做叠加并进一步
分析。首先，将提取得到的高程、年均气温、降水和
适宜区林地等因子信息的图层依次叠加；然后，进
行空间分析，提取小木通适宜区范围；最后，对得到
小木通生长的适宜范围进行可视化表达，相关结果
图 5 适宜区年降水量
图 6 适宜区林地信息
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见图 7。由图 7 可知，小木通适宜区主要为四川盆
地亚热带湿润气候区，在屏山、古蔺、筠连、叙永、沐
川、峨眉、雅安、天全、宝兴、都江堰、彭州、宣汉、万
源、达州、邻水、西昌、雷波、美姑等地均有分布。
4.2.6 小木通药材分布面积的估算
利用 ArcToolbox 工具对生成的小木通适宜区
进行面积测算，得到小木通适宜分布面积及其所占
百分比，如表 1所示。由表 1可知，古蔺和叙永两县
小木通适宜种植面积较大，分别约为 260、284 km2，
分别占各县总面积的 23.26%、25.44%；美姑县适宜
种植面积最少，约 1 km2，占美姑县总面积的 0.05%，
仅占小木通总适宜区分布面积的 0.11%。通过进一
步分析可知，古蔺县和叙永县均属泸州地区，该区是
气候温和、降水充沛、日照充足的亚热带湿润气候，
川木通对生长环境分布区域要求严苛。在川木通分
布研究中，综合因子是不能忽视的影响因素。
5 结论
本研究通过遥感和 GIS 技术，以四川道地药材
小木通为例，对中药材原生地的气温、海拔、降水量
及其它影响因子进行研究，采用叠加及综合分析得
到小木通的适宜区分布范围。将小木通产地适宜区
分析结果与第 3 次全国中药普查数据进行对比发
现，本研究得到的川木通适宜区分布范围与普查结
果基本相吻合，这说明利用遥感与 GIS 技术对道地
药材甚至全国中药材资源的分布监测和普查是一
种可行的科学的方法。
与传统的调查手段和方法而言，遥感和 GIS 技
图 7 小木通适宜区
表 1 小木通适宜区分布范围及其所占比例
名称
区域总面积
/km2
适宜区面积
/km2
所在区域
/%
占适宜区
/%
万源县 4 065 62.38 1.53 5.57
宣汉县 4 271 21.41 0.50 1.91
彭州市 1 421 31.96 2.25 2.85
都江堰市 1 208 33.66 2.79 3.01
宝兴县 3 114 64.67 2.08 5.78
邻水县 1 919 6.14 0.32 0.54
天全县 2 491 147.45 5.92 1.31
雅安市 1 070 57.68 5.39 5.16
沐川县 1 401 13.18 0.94 1.07
屏山县 1 504 35.19 2.34 3.15
美姑县 2 573 1.19 0.05 0.11
雷波县 2 932 46.14 1.57 4.12
叙永县 2 973 284.63 9.57 25.44
古蔺县 3 184 260.29 8.17 23.26
筠连县 1 256 4.518 0.36 0.40
西昌市 2 654 48.45 1.83 4.33
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Study on Suitable Distribution Areas of Kawa Kimichi Produced in Sichuan Province
Based on Remote Sensing and GIS
—A Case Study of Clematis Armandii
Dong Lijun 1, 2, Shang Xue 1, 2, Wen Lujun 1, 2, Peng Wenfu 1, 2, Xu Xinliang 3, Fang Qingmao 4
(1. Key Lab of Land Resources Evaluation and Monitoring in Southwest, Ministry of Education,
Sichuan Normal University, Chengdu 610068, China;
2. Institute of Geography and Resources Science, Sichuan Normal University, Chengdu 610068, China;
3. Data Center for Resources and Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China;
4. Sichuan Institute of Traditional Chinese Materia Medica, Chengdu 610041, China)
Abstract: The suitable distribution regions of medicinal clematis armandii in Sichuan province were extracted
based on the suitable requirements of clematis armandii, comprehensive analysis and quantification on
environmental indicators suitable for clematis armandii, following remote sensing (RS) and GIS spatial analysis,
spatial database building and other technologies, extracted land use information. The results showed that regions
suitable for clematis armandii were Gulin county, Xuyong county, Baoxing county and Tianquan county and other
areas in Sichuan province. Among them, Gulin county and Xuyong county were the main distributed regions,
which accounted for 23.2% and 25.4% of the total area, respectively. Through the comparison with the Chinese
Materia Medica (CMM) Resource Database, this research result was basically coincided with census data from
the Third National CMM. It also showed that RS and GIS technology were suitable for the investigation of suitable
area of clematis armandii scientifically and feasibly. It improved the rational use of clematis armandii. It provided
supporting information for rational planting of clematis armandii. It also offered references for monitoring other
wild herbs.
Keywords: Remote sensing, GIS, clematis armandii, distribution
（责任编辑：马雅静 张志华，责任译审：王 晶）
术拥有人力所不能比拟的优势。它可以集约利用大
量社会资源和经济资源，使中药材药用资源的探究
更加准确、快速，对药材品种保护更加科学化。以
上结果对正在进行的第四次中药资源普查有重要
价值。本研究仅选取四川小木通 1种药材进行分析，
分析结果较为准确。由于遥感图像的获取、遥感图
像分类精度以及影响因子的栅格影像的准确性均
会影响分析结果，因此要进行多种药材适宜性分布
研究，还需要进一步提高研究精度、寻找更加适宜
的方法，这是下一步研究需要考虑的重点方向。
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