全 文 ：#研究论文#
基于遥感技术的三七资源调查方法研究
周应群t o陈士林t 3 o张本刚t o张金胜u o张 俊t o陈中坚v o崔秀明v
kt1 中国医学科学院 中国协和医科大学 药用植物研究所 o北京 tsss|w ~
u1中国科学院 遥感应用研究所 o北京 tsstst ~
v1云南省文山州三七研究所 o云南 文山 yyvsssl
≈摘要  目的 }以三七为研究对象 o以遥感技术为基础 o探索栽培类药用植物资源调查的方法 ∀方法 }通过卫
星遥感影像及实地勘测对选定的研究区域进行调查 o确定最佳调查技术方案 ∀结果 }确定了研究区三七遥感调查
的大致思路 o包括遥感信息源的选择 !图像的处理 !解译 !野外验证等 ∀结论 }对研究区域的三七进行了量测 o计算
出三七分布的面积 !蕴藏量和产量 ∀对于马关县 o采用 ≥°’×xkx °l影像 o相对判对率 o与统计数据比较的相对面积 !
相对产量精度可分别达到 |u1z h o|w1w h oz{1u h o采用 אxkvs °l o相对判对率和相对面积精度只能达到 zt1w h o
x{1{ h ~而在丘北县 o用 אxkvs °l o相对面积精度却可达到 zw1z h o表明针对不同的区域选择合适的信息源以及相
应的处理方法 o将基于遥感技术的资源调查方法应用于三七的资源调查是可行的 ∀
≈关键词  三七 ~遥感 ~资源调查
≈中图分类号  ≥ xyz ≈文献标识码  „ ≈文章编号  tsst2xvsukussxluw2t|su2sw
≈收稿日期  ussx2s|2u{
≈基金项目  国家/十五0重点攻关项目kusst…„zst„yvl
≈通讯作者  3 陈士林 oר¯ }kstslyu{||zst o∞2°¤¬¯}¶¯¦«¨ ± ƒ ¬°2
³¯¤§1¤¦1¦±
进行全国中药资源普查是实现中药资源可持续
发展的前提之一 o已被列为中药现代化发展纲要的
重要内容 ∀而传统的资源调查方法远不能满足目前
进行资源调查以及进一步动态监测的需要 o定量可
行的具体资源调查方法的缺乏成为该项研究的瓶
颈≈t2v  ∀中国医学科学院药用植物研究所正在积极
探索新的资源调查方法的应用 o并在将遥感方法应
用于中药资源调查领域取得了一定进展≈w ox  o本研
究拟通过对三七资源的遥感调查 o进一步探讨如何
更好的发挥遥感技术在中药资源调查领域的作用 ∀
三七 Παναξ νοτογινσενγ k…∏µ®1l ƒ1‹1 ≤«¨ ±o又
名田七k广西l o滇三七k云南l o盘龙七k四川l o是五
加科人参属名贵中药 o被誉为 / 金不换0 o/ 南国神
草0 o在海内外都享有极高声誉 o是我国大宗出口药
材之一 ∀现主产于云南省文山州的文山县 !丘北县 !
马关县 !砚山县 o其面积和产量均占全国的 |s h以
上≈y  o文山州三七资源量的掌握对于全国三七总量
的控制具有举足轻重的作用 ∀
1 调查区域概况
研究区域为文山州的 w个主产区 o其中马关县
是重点研究区 ∀文山州位于东经 tsvβvxχ ∗ tsyβtuχ
和北纬 uuβwsχ ∗ uwβu{χ o地处云贵高原东南部 ∀西北
有世界屋脊青藏高原 o东北有云贵高原为屏障 o南和
东南邻近南海和北部湾 o西南邻近孟加拉湾 o北回归
线贯穿全州 ∀全州均属低纬度高原季风气候 o夏季
主要受孟加拉湾及北部湾暖湿气流影响 o冬季主要
受偏西及西北部干冷气流影响 ∀文山州干湿季分
明 ox ∗ ts月为雨季 o雨量占全年雨量的 {u h ~tt月
至次年 w月为干季 o雨量占全年雨量的 t{ h ∀重点
调查区马关县 o位于文山壮族苗族自治州南部 o东经
tsvβxuχ ∗ tswβv|χ和北纬 uuβwuχ ∗ uvβtxχ o地形相对另
外 v个县更为复杂多样 o全县土地面积约 u1yzy万
«°u o其中山地和窄型谷地占总面积的 {z h o丘陵 !
盆地占 tv h ∀
2 遥感信息源的获取与处理
211 数据源的选取 遥感信息源的选择应从图像
分辨率 !图像获取的可能性 !研究对象的生长季节以
及性价比等方面综合考虑 ∀三七是喜阴植物 o整个
生长期均需荫棚覆盖 o所以对其解译主要针对荫棚 o
三七棚一般为 u年 o很少见 v年的棚 ∀材料以杉树
枝为主 o有些也采用芨芨草 o或是玉米秆 ∀搭棚往往
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第 vs卷第 uw期
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中 国 中 药 杂 志
Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
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⁄¨ ¦¨ °¥¨µoussx
在 tt ∗ t月份 o从实际观察来看 o棚的材料在搭好后
的第 u年呈现棕红色 o与周围地物差别较大 o而经过
t年到第 v年 o则颜色变得灰暗 o与周围地物差异变
小 ∀从时间上看 o以 v ∗ w月份为最佳 o这个季节冬
小麦已收获 o而水稻尚未栽下或刚刚栽下 o地表植被
以草地 !树木为主 o与三七棚的差异较大 ∀由于文山
的气候情况 o没能取得最佳时期的图像 o只能选择
最为接近的 t月底 o甚至是 t月中旬的图像 ∀对整
个较大区域选用了 u幅 א 影像k空间分辨率为 vs
°l o范围分别为北纬 uuβxwχx{1tδ ∗ uwβuyχxt1yδ和东
经 tsvβuuχxw1zδ ∗ tsxβvxχxx1tδ o北纬 uuβttχx{1uδ ∗
uwβsχxz1tδ和东经 tsvβtuχxx1{δ ∗ tsxβuxχtt1vδ o拍摄
时间为 t月 vt日 o覆盖 w个主产县 ∀在重点区域马
关县选用了 ≥°’×x ts °和 x °分辨率的影像 o范围
为北纬 uuβww. v{0 ∗ uvβtw. |0和东经 tswβvxχtδ ∗ tswβ
wsχv|δ o拍摄时间为 t月 ty日 ∀如图 t所示 o较大的
u个框为 א 影像覆盖区 o最小的 t个框为 ≥°’×x影
像覆盖区 ∀
212 遥感数字图像预处理 遥感图像获取过程中 o
由于遥感系统空间 !波谱 !时间以及辐射分辨率的限
制 o很难精确地记录复杂地表的信息 o因而误差不可
避免地存在于数据获取过程中 o从而影响图像分析
的精度 o因此在实际的图像分析和处理之前 o有必要
对遥感原始图像进行预处理 o主要包括 }辐射校正 !
几何纠正 !颜色订正 !图像增强和变换及图像融合等
过程≈z  ∀
图像的辐射校正已在地面站完成 ∀首先选择合
成的波段 o对于 א 数据源 o选择 w ox ov波段k• oŠ o…
合成l o≥°’×x 彩色合成时选用 u ot ov波段 o然后对
合成后的图像以及 ≥°’×x全色影像进行几何校正 o
对于 א 以研究区 tΒtss sss地形图为几何参照系
统 o在图像上均匀选择 us个以上控制点 o以二次多
项式为纠正方程 o进行几何校正 o误差控制在 t个像
元以内 ~对于 ≥°’×x影像 o用研究区 ⁄∞ 结合 tΒ
xs sss地形图进行正射校正 o最终的校正误差控制
在 t ∗ u个像元 o将校正好的 ts °分辨率合成影像
与 x °分辨率的全色影像用 ‹Œ≥法进行融合 ~最后
对图像进行颜色匹配与增强处理 o对于 א 数据 o用
高斯变换和线性 u h增强处理 o融合后的 ≥°’×影像
进行线性 u h增强 ∀
3 野外调查与制图≈{ o| 
野外调查与制图是完成本研究的主要技术核
心 o通过野外调查与制图最终完成三七资源分布面
积与资源量的估算 ∀该过程包括 }遥感图像中三七
棚解译标志的建立 !图像判读 !外业验证 !判读错误
的纠正 !专题图件制作 !面积量测等 ∀
3 q1 三七判读标志的建立 遥感解译主要根据解
译标志即地物成像后的遥感影像特征信息来分析判
断地物 ∀解译标志可分为直接解译标志和间接解译
标志 o直接的遥感解译标志主要包括形状 !大小 !色
调 !阴影 !结构 !纹理 !位置等 o间接解译标志是其他
地物在图像上反映出来的直接标志 o可间接判断所
研究地物的存在及其属性 ∀间接解译标志隐含于图
像各种地物单元的相互联系中 o判读具有复杂性和
模糊性特征的地物目标时 o是重要的解译手段 ∀
为了准确的建立三七的影像判读标志 o选择了 x
条野外考察路线 o携带已经过初步处理的 א 影像 o
共实地考察了 wx个主要地点k图 tl o在此基础上建立
起今后室内解译的判读标志 o在 א 卫星影像上新棚
对应图斑呈现淡红色 o较透明 o色调均匀 o形状不规
则 o边界不明显 ~旧棚的对应图斑呈现墨绿色 o色调均
匀 o形状不规则 o边界不明显 o见图 u∀
312 室内判读解译 野外考察初步建立三七棚及
周围地物遥感影像判读特征后 o回到室内进行遥感
图像的判读工作 o本项研究的判读工作采用的是人
工目视解译的方法 ∀具体过程为 }在 „• ≤∞⁄Œ×模块
下以遥感图像为背景 o利用系统提供的编辑操作功
能用鼠标直接在屏幕上根据影像特征圈定三七棚对
应的图斑 o同时赋予图斑属性信息 ∀
313 野外验证与判读修改 完成室内判读后 o需要
对室内解译工作进行验证 ∀本研究选择马关县作为
重点验证点 o另外携带该区域的 ≥°’×x影像 o进行
进一步的解译判读 o以提高判读的精度 ∀根据调查
区域内的地理环境及交通道路条件 o制定野外验证
考察路线 o选定重点考察点 ∀本次野外考察共选择
v条路线 o|t个考察点k图 t下框所示l ∀考察线路
图斑验证情况如表 t所示 o建立 ≥°’× 影像判读标
志 o在 ≥°’×影像中 o新棚相应图斑呈棕黄色 o色调
均匀 o形状不规则 o边界明显 ~旧棚相应图斑呈紫红
色 o色调均匀 o形状不规则 o边界较明显k图 vl ∀完成
野外验证后 o回到室内根据验证的结果及对三七棚
影像特征增加的新的认识 o重新进行判读修改 o以进
一步提高判读的精度 ∀
314 面积量测 完成遥感调查并制作专题图后建
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表 t 野外考察验证结果
卫星影像类型 验证图斑数 判对率r h
¤±§¶¤·x א 影像kvs °l |t zt1w
≥°’×影像kts °l y| |u1z
≥°’×融合影像kx °l y| |u1z
立三七分布图形数据库 o利用 „• ≤ ŠŒ≥系统的分析
功能进行图形数据的面积量测与汇总 o生成面积量
测汇总表格k图 w o表 ul ∀
表 u 研究区三七面积
地名 面积r«°u 相对误差r h
丘北县kאl yy{1zs p ux1v
砚山县kאl ttu1{u p xz1t
文山县kאl t wty1{| p ws1s
马关县kאl {vy1wx p wt1u
马关县k≥°’×x ots °分辨率l t uvs1wv p tv1y
马关县k≥°’×x融合图 ox °分辨率l t vwv1zw p x1y
4 三七蕴藏量估算
由于三七采用的是人工大棚栽培 o整个生长阶
段均被荫棚覆盖 o遥感图像的光谱反应值不能直接
反映出三七的光谱反射与吸收的实际状况 ∀因此 o
根据光谱计算生物量的方法在这种情况下已不能应
用 o只能利用公式 }总蕴藏量 €单位面积产量 ≅ 总
面积 o计算总蕴藏量 ∀通过分析多年统计数据 o结合
实际调查情况及向专业人员了解 o一年七k子秧l一
般占总数的 tx h左右 o一年七按 tΒw的比例扩大生
长 o单位面积产量约 u zss ®ª#«°pu o最终估算出主
产县马关县的总蕴藏量为 }u zss ≅ kt vwv1zw ≅
tx h ≅ w n t vwv1zw ≅ {x h l € x1uys ≅ tsz ®ªo按生长
期为 v年 o估计年均产量为 tzx1w万 ®ª∀
5 结果分析
511 文山州属于多云多雨地区 o图像资料尤其是光
学图像资料难以保证及时获得 ∀由于在最佳季节没
有较为合适的图像 o只能尽可能的选时间较为接近
的 o但无疑影响到调查的结果 ∀尽管如此 o通过对文
山州的 w个三七主产县进行遥感调查 o发现应该根
据实际情况进行调查区域的划分 o不同区域选择不
同分辨率的图像 ∀如按地形和单块栽培面积可将整
个区域分为 }丘北2文山马塘区 o这一带地势较为平
缓 o单块栽培面积大 o且较为集中 o尤其是丘北县 o所
考察的点在图上均有所反映 o用 א 影像k分辨率 vs
°l o面积符合率就能达到较高的水平kzw1z h l ~文
山平坝2马关区 o这一区域山峦起伏 o有 / 无五里平
川0之称 o分布较零散 o分辨率需要较高 o如本研究使
用的 ≥°’×x影像 o才能将其与周围植被分离出来 ∀
从表 u中可看出判对率相对 א 影像k分辨率 vs °l
得到极大提高 o面积量测符合率也较高 o分别为
|u1z h和 |w1w h ~砚山区 o虽地势较文山平坝平缓 o
单块地面积也比后者稍大 o但由于是老产区 o面积较
少 o分布也较为零散 o这一区域如能提高分辨率 o提
高面积量测的符合率也是有可能的 ∀马关县三七蕴
藏量估算为 x1uys ≅ tsz ®ªo是以现在三七地面积估
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计出的未来三七产量最大值 o估计年均产量为
tzx1w万 ®ªoussw年马关三七的实际统计产量约 tww
万 ®ªo符合率为 z{1u h o二者间存在差距的原因在
于实际生产中不是所有三七地均用于生产三七 o且
三七发展是呈稳步增长趋势 o不能平均来计算 ∀在
实际工作中如能选择受天气影响较小的雷达资料 o
对多个时期图像进行比较研究 o遥感方法的精度将
能进一步提高 ∀
512 中药资源的科学管理是中药资源保护与利用
的一项重要任务 o由于政府主管部门缺乏基础数据
引导中药材生产在市场经济环境下发展 o中药材生
产处于盲目混乱之中 o同时导致许多社会问题≈ts  o
要解决中药资源的科学管理问题 o就迫切需要建立
一个切实可行的动态监测系统 ∀本研究中用遥感图
像对三七进行资源调查 o解译得到的三七分布图直
观明显 o虽然分辨率 !时相 !地形限制了信息的获取 o
但是从分布图上可以清楚的观察到三七的分布情
况 o还可计算出三七的面积 o便于年度间三七分布变
化的比较 o有利于今后动态监测工作的开展 o这一点
是仅仅地面调查难以做到的 o由于三七栽过一次后 o
需隔 {年才能在同一块地上栽培 o对三七分布情况
的及时掌握对于规划三七生产也具有重要的意义 ∀
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用 q北京 }中国林业出版社 ot||w1
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构建 1 中国中药杂志 oussx ovsktxl }ttwt1
Στυδιεσ ον τηε ρεσουρχεσσυρϖεψ µετηοδσ
οφ Παναξ νοτογινγσενγ βασεδ ον ρεµ οτε σενσινγ
‹’˜ ≠¬±ª2 ∏´±t o≤‹∞‘≥«¬2¯¬±t o‹„‘Š …¨ ±2ª¤±ªt o‹„‘Š ¬±2¶«¨ ±ªu o‹„‘Š ∏±t o≤‹∞‘«²±ª2­¬¤±v o≤˜‘÷¬∏2°¬±ªv
(t1 Ινστιτυτε οφ Μεδιχιναλ Πλαντ ∆εϖελοπµεντ , Χηινεσε Αχαδεµψ οφ Μεδιχαλ Σχιενχεσ ,
Χηινεσε Πεκινγ Υνιον Μεδιχαλ Χολλεγε , Βειϕινγ tsss|w , Χηινα ;
u1 Ινστιτυε οφ Ρεµοτε Σενσινγ Αππλιχατιον , Χηινεσε Αχαδεµψ οφ Σχιενχεσ, Βειϕινγ tsstst , Χηινα ;
v1 Ινστιτυτε οφ Ωενσηαν Σανθι , Ωενσηαν yyvsss , Χηινα)
[ Αβστραχτ] Οβϕεχτιϖε : ײ ¬¨³¯²µ¨ ·«¨ ¶∏µ√ ¼¨ ° ·¨«²§¶©²µ·«¨ ¦∏¯·¬√¤·¨§ ° §¨¬¦¬±¤¯ ³¯¤±·µ¨¶²∏µ¦¨¶¶∏¦«¤¶ Παναξ νοτογινγσενγ ¥¤¶¨§
²± µ¨°²·¨ ¶¨±¶¬±ª1 Μετηοδ : ׫µ²∏ª«·«¨ ³µ¨ ¬¯°¬±¤µ¼¶·∏§¼ ¥¼µ¨°²·¨ ¶¨±¶¬±ª·¨¦«±¬´∏¨ ¤±§©¬¨ §¯¶∏µ√ ¼¨¬±·«¨ ¶·∏§¼ ¤µ¨¤o·«¨ ²³·¬°¤¯ ° ·¨«²§¶
¬±·«¨ ³µ²¦¨§∏µ¨ º µ¨¨ ¦«²¶¨±©²µ·«¨ ¶∏µ√ ¼¨1 Ρεσυλτ : Œ±·«¬¶¶·∏§¼o¤¶¨·²©¶∏µ√ ¼¨ ° ·¨«²§©²µΠ1 νοτογινγσενγ ¥¤¶¨§²± µ¨°²·¨ ¶¨±¶¬±ª·¨¦«2
±¬´∏¨ º¤¶©²∏±§¨§oº«¬¦«¬±¦¯∏§¨§·«¨ µ¨°²·¨¯¼ ¶¨±¶¨§§¤·¤2¶²∏µ¦¨ ¶¨¯¨ ¦·¬±ªo·«¨ µ¨°²·¨ ¶¨±¶¬±ª¬°¤ª¨ ³µ²¦¨¶¶¬±ªo¬±·¨µ³µ¨·¤·¬²± ¤±§√¤¯¬§¤2
·¬²± ετχ1 Χονχλυσιον : •¬·«§¬©©¨µ¨±·µ¨¶²¯∏·¬²± µ¨°²·¨¯¼2¶¨±¶¬±ª§¤·¤¤··«¨ ¶·∏§¼ ¤µ¨¤o·«¨ ¤µ¨¤o·«¨ ±¤·∏µ¤¯ ¶·²µ¤ª¨ ¤±§·«¨ ¼¬¨ §¯²© Π1 νοτο2
γινσενγ º µ¨¨ ¦¤¯¦∏¯¤·¨§1 ƒ²µ¤ª∏¤±¦²∏±·¼oº¬·«≥°’×xkx °l o·«¨ µ¨ ¤¯·¬√¨µ¬ª«·µ¤·¨ ²©­∏§ª¨ ° ±¨·o·«¨ µ¨ ¤¯·¬√¨³µ¨¦¬¶¬²± ²©¤µ¨¤¤±§·«¨ µ¨ ¤¯2
·¬√¨³µ¨¦¬¶¬²± ²©¼¬¨ §¯ º¬·«¶·¤·¬¶·¬¦¶º¤¶|u1z h o|w1w h ¤±§z{1u h ¶¨³¤µ¤·¨¯¼ o¤±§º¬·«×kvs °l o·«¨ µ¨ ¤¯·¬√¨µ¬ª«·µ¤·¨ ²©­∏§ª¨ ° ±¨·o
·«¨ µ¨ ¤¯·¬√¨³µ¨¦¬¶¬²± ²©¤µ¨¤ º¤¶²±¯¼ zt1w h ¤±§x{1{ h o·«²∏ª«o©²µ±¬∏¥¨¬¦²∏±·¼oº¬·« אkvs °l o·«¨ µ¨ ¤¯·¬√¨³µ¨¦¬¶¬²± ²©¤µ¨¤ º¬·«
¶·¤·¬¶·¬¦¶¦²∏¯§µ¨¤¦«zw1z h oº«¬¦«¶«²º §¨·«¤·¦«²²¶¬±ª¤³³µ²³µ¬¤·¨ µ¨°²·¨¯¼2¶¨±¶¬±ª§¤·¤¤±§³µ²¦¨¶¶¬±ª° ·¨«²§¶©²µ§¬©©¨µ¨±·¤µ¨¤o·«¨ µ¨2
°²·¨ ¶¨±¶¬±ª·¨¦«±¬´∏¨ ¬¶©¨¤¶¬¥¯¨©²µµ¨¶²∏µ¦¨ ¶∏µ√ ¼¨ ²©¦∏¯·¬√¤·¨§ ° §¨¬¦¬±¤¯ ³¯¤±·¶¶∏¦«¤¶ Π1 νοτογινσενγ1
[ Κεψ ωορδσ] Παναξ νοτογινγσενγ ~µ¨°²·¨ ¶¨±¶¬±ª~µ¨¶²∏µ¦¨¶¶∏µ√ ¼¨
≈责任编辑 张宁宁 
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