遥感技术在中药资源调查中的应用
核心提示：孙宇章，黄璐琦，郭兰萍，朱文泉，潘耀忠
(1．中国中医研究院中药研究所，北京 100700；2．北京师范大学，北京 100875)
中药资源是中医药发展的物质基础化。因此，为了中医药事业的发展，必须进行中药资源保护，其中资源调查是资源保
(1．中国中医研究院中药研究所，北京 100700；2．北京师范大学，北京 100875)
中药资源是中医药发展的物质基础化。因此，为了中医药事业的发展，必须进行中药资源保护，其中资源调查是资源保
孙宇章，黄璐琦，郭兰萍，朱文泉，潘耀忠
(1．中国中医研究院中药研究所，北京 100700；2．北京师范大学，北京 100875)
中药资源是中医药发展的物质基础化。因此，为了中医药事业的发展，必须进行中药资源保护，其中资源调查是资源保护的前提和基础。开展中药资源调查，采取一些新技术、新手段，建立中药资源数据库、珍稀濒危药用物种库、资源蕴藏量等体系，可以制定出更为科学合理的资源保护与开发利用政策、措施，可以为引种驯化、中药栽培提供依据，可以提高效率，更为科学、准确地获取资源调查的相关数据。
1 中药资源调查的现状及传统中药资源调查存在的问题
1.1中药资源调查现状
新中国成立以来，我国分别于20世纪50年代中期、70年代初期和80年代中期进行了3次较大规模的中药资源调查工作。为历史上这3个时期中药的大发展奠定了基础。最近一次规模最大的中药资源调查始于1983年，结果显示：我国药用动植物有12 610种，其中药用植物11 020种，药用动物1 590种；列入国家保护的野生动物161种，列入国家保护的野生植物168种。20多年过去了，我国的中药产业经历了由计划经济向市场经济的过渡，中药材市场由封闭走向开放。中药材的需求量、产量及主要产区分布等与20多年前相比发生了巨大变化，野生中药资源、药材质量以及品种数量等都发生了巨大变化。因此，急需重新对中药资源进行调查成为现代中药学的一个热点问题。
1．2传统中药资源调查存在的问题
中药资源来源复杂、种类繁多、分布广阔、功能多样、形成周期不确定、蕴藏量处于动态变化、药用部位各不相同，成为药材的年限又长短不等，其分布零散，存在于各种不同的地域和环境中，而蕴藏量的调查又涉及农业、林业、牧业、渔业和地矿等不同部门，所以情况非常复杂，从而造成资源蕴藏量不明确，资源调查困难，产量难以估测。因此，全国中药资源调查是一项巨大的系统工程，涉及领域广泛，工作量大，周期长，需要多部门、多学科、多层次的配合协作。
传统的中药资源调查采用的是野外实地调查(外业调查)与药材资源历史资料的系统整理(内业整理)结合，进行综合分析，确定每种中药资源的蕴藏量和产量。这种调查方法受主观因素影响较大，缺乏科学性。
传统的中药资源的调查主要集中在中药品种调查，珍稀濒危动植物品种及代用品调查，中药资源的种类、分布，常用药材的蕴藏量和采收量等静态描述上，而中药资源受种类数量变化、生态环境变化和群落演替规律等的影响，是一个动态变化的过程。
2 遥感技术及其在资源调查中的优势
2．l遥感的概念
“遥感” (Remote Sensing，简写RS)，就是遥远地感知。它是根据不同物体的电磁波特性不同的原理。探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。从目标上可以分为陆地资源遥感、海洋遥感和气象遥感，包括地面、海洋、大气等，主要是对地面观测。从高度上讲有航空遥感和卫星遥感，航空遥感的高度一般在3 000-5 000m，卫星遥感一般从500~900km。按遥感的物理波段区分，可分为可见光遥感、红外遥感和微波遥感。
2．2遥感的特点
遥感是20世纪60年代发展起来的一门综合性应用学科，它主要的特点有以下几方面。
2．2．1可获取大范围数据资料 遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而可及时获取大范围的信息。例如，一张陆地卫星图象，其覆盖面积可达3万多平方千米。这种展示宏观景象的图象，对地球资源和环境分析极为重要。
2．2．2获取信息的速度快、周期短 由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。例如，陆地卫星4、5，每16天可覆盖地球一遍，NOAA气象卫星每天能收到两次图象。Meteosat每30分钟获得同一地区的图象。
2．2．3获取信息受条件限制少 在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。
2．2．4获取信息的手段多、信息量大 根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线、红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层、水的下层、冰层下的水体、沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。
2．2．5定时、定位观测提高时效性 遥感能周期性地监测地面同一目标，有利于对比分析其特点，并可以对某些现象作动态分析。
2．3遥感在国内外资源调查中的应用实例
RS结合以往的研究成果，并与计算机地理信息系统、全球定位系统及专家系统等结合，在国内外已被广泛应用于资源和环境研究中。
遥感作为一种手段和工具在各部门、各领域研究取得大量的成果和明显的进展。遥感的发展正朝着定性转化为定量，静态观测转化为动态监测，试验性研究向产业过渡的方向发展。目前世界上技术先进的国家已开始利用遥感资料预测作物产量．例如：美国用卫星分析前苏联小麦产量的准确率可达97％，加拿大研究估产马铃薯产量的可靠率达90％。马荣华、贾建华等利用遥感和地理信息系统技术研究了海南岛植被变化，结果表明，海南岛建省后人类活动对森林生态系统影响加剧，人工植被面积明显增加，但空间差异大；自然植被面积减少，边缘线在向中部山区退缩，森林生态系统有退化趋势。由此揭示了遥感技术具有监控植被变化的能力，特别是具有对重点地区生态演变的快速直观、可量化的辨别能力和生态风险的反映能力。邹亚荣、赵晓丽等利用1998年和2000年的TM数据，监测我国草地资源的动态变化情况，发现我国北方的草地面积减少，尤其是低覆盖度草地面积，减少幅度大于高覆盖度和中覆盖度草地面积的增加幅度，由此说明我国北方的生态环境在逐渐恶化。汪爱华、张树清等以景观生态学理论为基础，采用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)相结合的方法探讨了三江平原沼泽湿地的动态变化特征。动态监测是遥感应用的一大特征，因此，利用遥感技术建立动态的中药资源调查方法对中药材栽培和种植具有指导意义。
我国对于相关遥感理论和方法的掌握已经较为成熟，但是由于种种原因在中药资源调查的研究和应用中较少。当前，遥感技术在国民经济各部门的应用非常普遍，遥感技术自身的发展也相当快。特别是遥感技术与全球定位系统、地理信息系统、数字影像处理系统和专家系统的紧密结合，必将为中药资源调查研究提供更为简便快捷的方法。
利用遥感影像对中药材进行资源调查，简化程序，不再全部实地野外调查，只抽取部分明显地段进行建标，降低了成本和劳动强度；并且卫星遥感具有的视野宏观、动态监测等特点，还能减少人为误差，能提高数据的客观性、科学性、准确性。因此，将RS技术应用于中药资源调查和动态监测、产量估测及趋势预测等领域，与传统调查方法相比有着不可比拟的优势。
3 遥感应用于资源调查的思路和方法
3．l遥感应用于资源调查的思路
利用遥感技术建立覆盖全国、体系健全、遥感与地面结合、能长期稳定运行的中药生产与资源动态监测系统，为中药研究提供基础性和支持性信息，是广大药学工作者关注的问题。
目前，在建立重点中药资源数据库方面，可以利用遥感的技术优势，并与以往的调查方法结合，快速了解中药的分布区域及分布面积。并且遥感技术可以有效地管理具有空间属性的各种资源信息，对各种中药分布及其蕴藏量进行快速和重复的分析测试，便于指导中药保护和中药种植，明显地提高工作效率和经济效益。
在建立珍稀濒危药用物种及资源蕴藏量的预警监控系统方面，可以利用遥感技术快速监测珍稀濒危药用中药的分布面积及产量的年际变化，建立预警系统。
3．2遥感应用于资源调查的方法
中药资源的调查和农业资源、林业资源的调查有许多类似之处，都是对植物资源进行调查。因此，遥感技术在农业和林业资源调查中的成功经验许多都可以借鉴到中药资源普查工作中。例如：美国明尼达州应用Landsat TM资料进行了全州70万km2的森林资源清查，采用抽样技术和多光谱分类，提交了资源数据和森林分布图；巴西采用遥感技术对亚马逊河流热带森林的采伐和火情进行了监测研究；国际鹤基金会正在利用遥感图象研究鹤类及其生长环境变化；我国新疆通过卫星遥感技术初步估计藏羚羊数量。
但是中药资源与农业、林业资源相比，有许多特殊性，这些特殊性使得问题变得复杂了许多。我们可以利用遥感技术，选择特定的时相，提取中药材信息，其提取方法：一是利用植被指数、波段比值分析、主成分分析、K—T变换、中药材影像知识识别等方法，利用中药材与其他植被及地物光谱特征的差异、生长发育分布等方面的差异，突出和增强中药材光谱信息或相关的间接特征，从而达到识别和提取中药材，进而确定其分布和面积；二是利用野外GPS调查点，利用非监督或监督分类或者二者相结合的方法对遥感图像进行分类，确定中药材的分布范围和面积，并可动态地进行中药材的长势监测。
常规中药材资源调查主要包括产区的分布、种质资源、年产量、单位面积产量、种植面积、栽培技术、病虫害种类、农药使用及污染情况分析、药材质量状况等。由于我国药用植物资源种类繁多、生境各异，分布面积广，确定其分布和面积相对栽培中药要困难和复杂得多。因此针对不同生境、不同生长习性的药用植物需要采用不同的调查方法进行研究，比如：茯苓是一种寄生在红松类植物根部的一种菌类常用中药材，在不同地区分布的海拔高度也不同，我们可以首先将红松分布区域的地形、地貌通过GIS技术将红松生长的地理信息进行描述，根据GS(遥感技术)影像图片确定红松的分布区域，结合传统的样方调查，计算出茯苓在红松中接种的比例，这样就可以确定出茯苓的生长分布区域并推算出茯苓的蕴藏数量。从理论上讲，这样一个技术路线是行得通的，但尚缺乏实践的验证。不同种类的植物存在着不同的特殊性，因此，具体植物要根据其自身的特点，进行分析，采取合理、有效的调查方法进行调查，不可能干篇一律使用某一种方法。
野生中药材资源调查的方法以现场调查、路线调查、访问调查和野外样方调查技术为基本方法，结合引进3S技术和计算机数据库等现代技术方法进行调查，根据不同药材的特性实施合适的调查统计方法。在部分适用药用植物资源量和野生抚育药材基地调查中可通过计算不同植物对光谱的贡献率，研究利用卫星遥感平台调查目标药材的生态环境条件及该植物分布的主要群落植被类型，利用中高分辨率卫星遥感数据调查植物种群的分布区域特征，并分析其光谱特征，从而划分出野生中药资源的产区分布，结合具体实地样方调查数据推算其分布面积、产量，分析其资源的蕴藏量及其变化特征、资源的最大可利用量等。并在此基础上建立野生资源濒危预警机制保护种质和遗传资源。
药材在生长过程中常会受到各种病虫害的危害，这些药材病虫害种类各异、发生危害规律不同，对中药材的产量及质量都会产生严重影响。利用遥感技术，可以调查中药材病虫害种类、发生危害程度及植保工作现状调查；中药材农药残留及重金属污染状况调查；对我国大宗常用中药材农药残留及重金属污染状况进行调查、测定，分析污染原因，为中药材生产及基地建设提供依据。预期完成我国栽培中药材病虫害、天敌资源名录，并建立数据库；建立我国中药材生产农药使用现状、药材农药残留及重金属污染状况数据库。
遥感技术结合统计及卫星遥感调查分析、地理信息系统技术、数据库技术等对栽培药材进行资源调查，在国内已有成功的例子：陈士林、张本刚等利用遥感技术对人参种植区域的人参种植面积进行调查，建立了人参资源遥感调查的技术路线和方法，并通过抽样调查对人参进行了产区面积测算和估产，认为应用遥感技术进行中药资源的宏观调查是完全可行的。
3．3长势监测及作物估产
中药长势的动态监测已成为一项十分重要的工作。利用RS／GIS能够对中药资源环境质量的变化进行动态的监测，及时发现情况景象预警；建立中药资源环境空间数据库，管理、分析和处理海量的环境数据，高效地汇总、汲取有用的决策信息；通过建立若干环境污染模型，模拟区域中药资源环境污染演变状况及发展趋势；提供多种形象、及时、准确、直观的信息。
长势检测在农业上已经被广泛应用。我国已经采用遥感技术对全国小麦、玉米、大豆、水稻等作物进行了长势监测与估产，实现了农作物大范围、多品种、定期遥感估产监测与预报。尤其是在水稻的长势分析方面取得了突破性的进展，因为水稻光谱随生育期而变化，在可见光范围内A(O．45—0．52pμm)、B(O．52一O．60μm)、C(0．63—0．69pμm)3个波段都呈低反射，反射特征也基本一致，但B波段(绿)略高，C波段(红)随生育期变化最大，A波段(蓝)最低。近红外的D波段(O．76-O．90tzm)全生育期都呈高反射，从栽插到孕穗这段时间，光谱反射率逐渐增大；叶面指数达到一定值后，光谱反射率变化很小；从乳熟到成熟这段期间，光谱反射迅速下降。红波段反射与水稻生物量，近红外波段反射率与水稻叶面积之间具有很高的相关性。赵锐、汤君友等利用遥感分析了1990年以来江苏省水稻的长势。甘肃省利用遥感分析了2005年8月上旬和2004年同期EOS／MODIS资料制作的甘肃省植被长势差值图，得到了甘肃省植被长势变化。
中药长势检测是一个动态过程，利用RS多时相的影像信息，就能够反映出宏观中药生长发育的节律特征。在实践中，利用遥感结合GIS系统的模型功能，构建出不同条件下作物生长模型和多种估产模式，把上述因素信息引入模型，结合相关资料，判读解译RS影像信息，在GIS中对各种数据信息进行空间分析，识别作物类型，统计量算其播种面积，分析中药生长过程中自身的态势和生长环境的变化。因此，将遥感在作物方面的应用引入中药研究，是切实可行的。
卫星遥感估产原理就是通过卫星传感器获取地球表面信息，以农学原理为基础，运用遥感技术、地理信息技术和全球定位技术，将获取的地球表面信息经过复杂的综合处理，以识别作物长势，实现作物长势监测及播种面积单产和总产的预报。美国、日本、欧洲及我国都纷纷发展了利用卫星资料和地面实况资料，根据各种模型预估作物产量的技术。美国20世纪70年代开始的以估算全世界主要农作物产量、进行作物长势监测、调查全球性农业资源为宗旨的“大面积作物估产实验” (LACIE)，对几个地区的小麦、棉花、大豆、玉米等作物估产的精度都达到了90％以上。我国20世纪90年代对北方麦区冬小麦进行估产也达到了95％的准确率。该研究领域目前比较重视将作物产量与胁迫模型一气象资料一地面资料一高分辨率卫星资料及影像雷达资料结合起来纳入计算机模型技术的发展。杨文义、王英舜等利用遥感信息建立了草甸草原、典型草原和荒漠草原牧草估产模型，根据冷季的草地牧草残留量、牧草贮存量、草场利用率、家畜采食率、冷季天数及草地积雪情况等建立了草原冷季载畜量计算模型。为草原生态系统的良性循环提供科学依据。李建龙、蒋平在新疆阜康县大量“天地”资料观测基础上利用3S技术和生态系统分析方法，对新疆天山草地农业资源进行了系统的动态监测和大面积估产研究。结果表明：该县草地和森林面积1998年比1988年分别下降了17．5％和51．o％，而农业用地面积和沙漠危害面积却分别增加了57．8和21．2％。实现了利用3S技术系统准确监测新疆阜康县草地农业资源动态变化，其大面
积草地遥感估产精度达到75．8％以上。
利用遥感技术的优势结合GIS和GPS等系统，构建出不同条件下作物生长模型和多种估产模式，把上述因素信息引入模型中，借鉴农作物估产的成功经验，进行中药产量估产，便能估算出大面积中药的产量和实时监测中药生长态势。
4 展望
综上所述，RS技术已经被应用于中药中领域。作为一种先进和有效的工具，遥感技术已被越来越多的药学工作者所了解，但在中药行业，遥感应用较突出的问题是还要进一步实用化，解决问题要更到位。
当前，遥感技术的发展和计算机技术的进步，使得高分辨率、高光谱和高时间分辨率的遥感数据被广泛应用；航天遥感技术水乎的提高，使得应用高分辨率的航天影像进行中药动态监测的定量和定性研究成为可能。遥感的广泛应用，使中药资源的调查、监测原来没有和不能实现的方法有了可能，也使中药调查变得容易操作。特别是遥感技术与全球定位系统、地理信息系统、数字影像处理系统和专家系统的配合使用，使得简便、快捷、耗资少的中药资源调查方法成为可能。因此，遥感在中药上的应用必将成为今后中药研究的一个热点之一。
《中国现代中药》
(1．中国中医研究院中药研究所，北京 100700；2．北京师范大学，北京 100875)
中药资源是中医药发展的物质基础化。因此，为了中医药事业的发展，必须进行中药资源保护，其中资源调查是资源保护的前提和基础。开展中药资源调查，采取一些新技术、新手段，建立中药资源数据库、珍稀濒危药用物种库、资源蕴藏量等体系，可以制定出更为科学合理的资源保护与开发利用政策、措施，可以为引种驯化、中药栽培提供依据，可以提高效率，更为科学、准确地获取资源调查的相关数据。
1 中药资源调查的现状及传统中药资源调查存在的问题
1.1中药资源调查现状
新中国成立以来，我国分别于20世纪50年代中期、70年代初期和80年代中期进行了3次较大规模的中药资源调查工作。为历史上这3个时期中药的大发展奠定了基础。最近一次规模最大的中药资源调查始于1983年，结果显示：我国药用动植物有12 610种，其中药用植物11 020种，药用动物1 590种；列入国家保护的野生动物161种，列入国家保护的野生植物168种。20多年过去了，我国的中药产业经历了由计划经济向市场经济的过渡，中药材市场由封闭走向开放。中药材的需求量、产量及主要产区分布等与20多年前相比发生了巨大变化，野生中药资源、药材质量以及品种数量等都发生了巨大变化。因此，急需重新对中药资源进行调查成为现代中药学的一个热点问题。
1．2传统中药资源调查存在的问题
中药资源来源复杂、种类繁多、分布广阔、功能多样、形成周期不确定、蕴藏量处于动态变化、药用部位各不相同，成为药材的年限又长短不等，其分布零散，存在于各种不同的地域和环境中，而蕴藏量的调查又涉及农业、林业、牧业、渔业和地矿等不同部门，所以情况非常复杂，从而造成资源蕴藏量不明确，资源调查困难，产量难以估测。因此，全国中药资源调查是一项巨大的系统工程，涉及领域广泛，工作量大，周期长，需要多部门、多学科、多层次的配合协作。
传统的中药资源调查采用的是野外实地调查(外业调查)与药材资源历史资料的系统整理(内业整理)结合，进行综合分析，确定每种中药资源的蕴藏量和产量。这种调查方法受主观因素影响较大，缺乏科学性。
传统的中药资源的调查主要集中在中药品种调查，珍稀濒危动植物品种及代用品调查，中药资源的种类、分布，常用药材的蕴藏量和采收量等静态描述上，而中药资源受种类数量变化、生态环境变化和群落演替规律等的影响，是一个动态变化的过程。
2 遥感技术及其在资源调查中的优势
2．l遥感的概念
“遥感” (Remote Sensing，简写RS)，就是遥远地感知。它是根据不同物体的电磁波特性不同的原理。探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。从目标上可以分为陆地资源遥感、海洋遥感和气象遥感，包括地面、海洋、大气等，主要是对地面观测。从高度上讲有航空遥感和卫星遥感，航空遥感的高度一般在3 000-5 000m，卫星遥感一般从500~900km。按遥感的物理波段区分，可分为可见光遥感、红外遥感和微波遥感。
2．2遥感的特点
遥感是20世纪60年代发展起来的一门综合性应用学科，它主要的特点有以下几方面。
2．2．1可获取大范围数据资料 遥感用航摄飞机飞行高度为10km左右，陆地卫星的卫星轨道高度达910km左右，从而可及时获取大范围的信息。例如，一张陆地卫星图象，其覆盖面积可达3万多平方千米。这种展示宏观景象的图象，对地球资源和环境分析极为重要。
2．2．2获取信息的速度快、周期短 由于卫星围绕地球运转，从而能及时获取所经地区的各种自然现象的最新资料，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地测量和航空摄影测量无法比拟的。例如，陆地卫星4、5，每16天可覆盖地球一遍，NOAA气象卫星每天能收到两次图象。Meteosat每30分钟获得同一地区的图象。
2．2．3获取信息受条件限制少 在地球上有很多地方，自然条件极为恶劣，人类难以到达，如沙漠、沼泽、高山峻岭等。采用不受地面条件限制的遥感技术，特别是航天遥感可方便及时地获取各种宝贵资料。
2．2．4获取信息的手段多、信息量大 根据不同的任务，遥感技术可选用不同波段和遥感仪器来获取信息。例如可采用可见光探测物体，也可采用紫外线、红外线和微波探测物体。利用不同波段对物体不同的穿透性，还可获取地物内部信息。例如，地面深层、水的下层、冰层下的水体、沙漠下面的地物特性等，微波波段还可以全天候的工作。
2．2．5定时、定位观测提高时效性 遥感能周期性地监测地面同一目标，有利于对比分析其特点，并可以对某些现象作动态分析。
2．3遥感在国内外资源调查中的应用实例
RS结合以往的研究成果，并与计算机地理信息系统、全球定位系统及专家系统等结合，在国内外已被广泛应用于资源和环境研究中。
遥感作为一种手段和工具在各部门、各领域研究取得大量的成果和明显的进展。遥感的发展正朝着定性转化为定量，静态观测转化为动态监测，试验性研究向产业过渡的方向发展。目前世界上技术先进的国家已开始利用遥感资料预测作物产量．例如：美国用卫星分析前苏联小麦产量的准确率可达97％，加拿大研究估产马铃薯产量的可靠率达90％。马荣华、贾建华等利用遥感和地理信息系统技术研究了海南岛植被变化，结果表明，海南岛建省后人类活动对森林生态系统影响加剧，人工植被面积明显增加，但空间差异大；自然植被面积减少，边缘线在向中部山区退缩，森林生态系统有退化趋势。由此揭示了遥感技术具有监控植被变化的能力，特别是具有对重点地区生态演变的快速直观、可量化的辨别能力和生态风险的反映能力。邹亚荣、赵晓丽等利用1998年和2000年的TM数据，监测我国草地资源的动态变化情况，发现我国北方的草地面积减少，尤其是低覆盖度草地面积，减少幅度大于高覆盖度和中覆盖度草地面积的增加幅度，由此说明我国北方的生态环境在逐渐恶化。汪爱华、张树清等以景观生态学理论为基础，采用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)相结合的方法探讨了三江平原沼泽湿地的动态变化特征。动态监测是遥感应用的一大特征，因此，利用遥感技术建立动态的中药资源调查方法对中药材栽培和种植具有指导意义。
我国对于相关遥感理论和方法的掌握已经较为成熟，但是由于种种原因在中药资源调查的研究和应用中较少。当前，遥感技术在国民经济各部门的应用非常普遍，遥感技术自身的发展也相当快。特别是遥感技术与全球定位系统、地理信息系统、数字影像处理系统和专家系统的紧密结合，必将为中药资源调查研究提供更为简便快捷的方法。
利用遥感影像对中药材进行资源调查，简化程序，不再全部实地野外调查，只抽取部分明显地段进行建标，降低了成本和劳动强度；并且卫星遥感具有的视野宏观、动态监测等特点，还能减少人为误差，能提高数据的客观性、科学性、准确性。因此，将RS技术应用于中药资源调查和动态监测、产量估测及趋势预测等领域，与传统调查方法相比有着不可比拟的优势。
3 遥感应用于资源调查的思路和方法
3．l遥感应用于资源调查的思路
利用遥感技术建立覆盖全国、体系健全、遥感与地面结合、能长期稳定运行的中药生产与资源动态监测系统，为中药研究提供基础性和支持性信息，是广大药学工作者关注的问题。
目前，在建立重点中药资源数据库方面，可以利用遥感的技术优势，并与以往的调查方法结合，快速了解中药的分布区域及分布面积。并且遥感技术可以有效地管理具有空间属性的各种资源信息，对各种中药分布及其蕴藏量进行快速和重复的分析测试，便于指导中药保护和中药种植，明显地提高工作效率和经济效益。
在建立珍稀濒危药用物种及资源蕴藏量的预警监控系统方面，可以利用遥感技术快速监测珍稀濒危药用中药的分布面积及产量的年际变化，建立预警系统。
3．2遥感应用于资源调查的方法
中药资源的调查和农业资源、林业资源的调查有许多类似之处，都是对植物资源进行调查。因此，遥感技术在农业和林业资源调查中的成功经验许多都可以借鉴到中药资源普查工作中。例如：美国明尼达州应用Landsat TM资料进行了全州70万km2的森林资源清查，采用抽样技术和多光谱分类，提交了资源数据和森林分布图；巴西采用遥感技术对亚马逊河流热带森林的采伐和火情进行了监测研究；国际鹤基金会正在利用遥感图象研究鹤类及其生长环境变化；我国新疆通过卫星遥感技术初步估计藏羚羊数量。
但是中药资源与农业、林业资源相比，有许多特殊性，这些特殊性使得问题变得复杂了许多。我们可以利用遥感技术，选择特定的时相，提取中药材信息，其提取方法：一是利用植被指数、波段比值分析、主成分分析、K—T变换、中药材影像知识识别等方法，利用中药材与其他植被及地物光谱特征的差异、生长发育分布等方面的差异，突出和增强中药材光谱信息或相关的间接特征，从而达到识别和提取中药材，进而确定其分布和面积；二是利用野外GPS调查点，利用非监督或监督分类或者二者相结合的方法对遥感图像进行分类，确定中药材的分布范围和面积，并可动态地进行中药材的长势监测。
常规中药材资源调查主要包括产区的分布、种质资源、年产量、单位面积产量、种植面积、栽培技术、病虫害种类、农药使用及污染情况分析、药材质量状况等。由于我国药用植物资源种类繁多、生境各异，分布面积广，确定其分布和面积相对栽培中药要困难和复杂得多。因此针对不同生境、不同生长习性的药用植物需要采用不同的调查方法进行研究，比如：茯苓是一种寄生在红松类植物根部的一种菌类常用中药材，在不同地区分布的海拔高度也不同，我们可以首先将红松分布区域的地形、地貌通过GIS技术将红松生长的地理信息进行描述，根据GS(遥感技术)影像图片确定红松的分布区域，结合传统的样方调查，计算出茯苓在红松中接种的比例，这样就可以确定出茯苓的生长分布区域并推算出茯苓的蕴藏数量。从理论上讲，这样一个技术路线是行得通的，但尚缺乏实践的验证。不同种类的植物存在着不同的特殊性，因此，具体植物要根据其自身的特点，进行分析，采取合理、有效的调查方法进行调查，不可能干篇一律使用某一种方法。
野生中药材资源调查的方法以现场调查、路线调查、访问调查和野外样方调查技术为基本方法，结合引进3S技术和计算机数据库等现代技术方法进行调查，根据不同药材的特性实施合适的调查统计方法。在部分适用药用植物资源量和野生抚育药材基地调查中可通过计算不同植物对光谱的贡献率，研究利用卫星遥感平台调查目标药材的生态环境条件及该植物分布的主要群落植被类型，利用中高分辨率卫星遥感数据调查植物种群的分布区域特征，并分析其光谱特征，从而划分出野生中药资源的产区分布，结合具体实地样方调查数据推算其分布面积、产量，分析其资源的蕴藏量及其变化特征、资源的最大可利用量等。并在此基础上建立野生资源濒危预警机制保护种质和遗传资源。
药材在生长过程中常会受到各种病虫害的危害，这些药材病虫害种类各异、发生危害规律不同，对中药材的产量及质量都会产生严重影响。利用遥感技术，可以调查中药材病虫害种类、发生危害程度及植保工作现状调查；中药材农药残留及重金属污染状况调查；对我国大宗常用中药材农药残留及重金属污染状况进行调查、测定，分析污染原因，为中药材生产及基地建设提供依据。预期完成我国栽培中药材病虫害、天敌资源名录，并建立数据库；建立我国中药材生产农药使用现状、药材农药残留及重金属污染状况数据库。
遥感技术结合统计及卫星遥感调查分析、地理信息系统技术、数据库技术等对栽培药材进行资源调查，在国内已有成功的例子：陈士林、张本刚等利用遥感技术对人参种植区域的人参种植面积进行调查，建立了人参资源遥感调查的技术路线和方法，并通过抽样调查对人参进行了产区面积测算和估产，认为应用遥感技术进行中药资源的宏观调查是完全可行的。
3．3长势监测及作物估产
中药长势的动态监测已成为一项十分重要的工作。利用RS／GIS能够对中药资源环境质量的变化进行动态的监测，及时发现情况景象预警；建立中药资源环境空间数据库，管理、分析和处理海量的环境数据，高效地汇总、汲取有用的决策信息；通过建立若干环境污染模型，模拟区域中药资源环境污染演变状况及发展趋势；提供多种形象、及时、准确、直观的信息。
长势检测在农业上已经被广泛应用。我国已经采用遥感技术对全国小麦、玉米、大豆、水稻等作物进行了长势监测与估产，实现了农作物大范围、多品种、定期遥感估产监测与预报。尤其是在水稻的长势分析方面取得了突破性的进展，因为水稻光谱随生育期而变化，在可见光范围内A(O．45—0．52pμm)、B(O．52一O．60μm)、C(0．63—0．69pμm)3个波段都呈低反射，反射特征也基本一致，但B波段(绿)略高，C波段(红)随生育期变化最大，A波段(蓝)最低。近红外的D波段(O．76-O．90tzm)全生育期都呈高反射，从栽插到孕穗这段时间，光谱反射率逐渐增大；叶面指数达到一定值后，光谱反射率变化很小；从乳熟到成熟这段期间，光谱反射迅速下降。红波段反射与水稻生物量，近红外波段反射率与水稻叶面积之间具有很高的相关性。赵锐、汤君友等利用遥感分析了1990年以来江苏省水稻的长势。甘肃省利用遥感分析了2005年8月上旬和2004年同期EOS／MODIS资料制作的甘肃省植被长势差值图，得到了甘肃省植被长势变化。
中药长势检测是一个动态过程，利用RS多时相的影像信息，就能够反映出宏观中药生长发育的节律特征。在实践中，利用遥感结合GIS系统的模型功能，构建出不同条件下作物生长模型和多种估产模式，把上述因素信息引入模型，结合相关资料，判读解译RS影像信息，在GIS中对各种数据信息进行空间分析，识别作物类型，统计量算其播种面积，分析中药生长过程中自身的态势和生长环境的变化。因此，将遥感在作物方面的应用引入中药研究，是切实可行的。
卫星遥感估产原理就是通过卫星传感器获取地球表面信息，以农学原理为基础，运用遥感技术、地理信息技术和全球定位技术，将获取的地球表面信息经过复杂的综合处理，以识别作物长势，实现作物长势监测及播种面积单产和总产的预报。美国、日本、欧洲及我国都纷纷发展了利用卫星资料和地面实况资料，根据各种模型预估作物产量的技术。美国20世纪70年代开始的以估算全世界主要农作物产量、进行作物长势监测、调查全球性农业资源为宗旨的“大面积作物估产实验” (LACIE)，对几个地区的小麦、棉花、大豆、玉米等作物估产的精度都达到了90％以上。我国20世纪90年代对北方麦区冬小麦进行估产也达到了95％的准确率。该研究领域目前比较重视将作物产量与胁迫模型一气象资料一地面资料一高分辨率卫星资料及影像雷达资料结合起来纳入计算机模型技术的发展。杨文义、王英舜等利用遥感信息建立了草甸草原、典型草原和荒漠草原牧草估产模型，根据冷季的草地牧草残留量、牧草贮存量、草场利用率、家畜采食率、冷季天数及草地积雪情况等建立了草原冷季载畜量计算模型。为草原生态系统的良性循环提供科学依据。李建龙、蒋平在新疆阜康县大量“天地”资料观测基础上利用3S技术和生态系统分析方法，对新疆天山草地农业资源进行了系统的动态监测和大面积估产研究。结果表明：该县草地和森林面积1998年比1988年分别下降了17．5％和51．o％，而农业用地面积和沙漠危害面积却分别增加了57．8和21．2％。实现了利用3S技术系统准确监测新疆阜康县草地农业资源动态变化，其大面
积草地遥感估产精度达到75．8％以上。
利用遥感技术的优势结合GIS和GPS等系统，构建出不同条件下作物生长模型和多种估产模式，把上述因素信息引入模型中，借鉴农作物估产的成功经验，进行中药产量估产，便能估算出大面积中药的产量和实时监测中药生长态势。
4 展望
综上所述，RS技术已经被应用于中药中领域。作为一种先进和有效的工具，遥感技术已被越来越多的药学工作者所了解，但在中药行业，遥感应用较突出的问题是还要进一步实用化，解决问题要更到位。
当前，遥感技术的发展和计算机技术的进步，使得高分辨率、高光谱和高时间分辨率的遥感数据被广泛应用；航天遥感技术水乎的提高，使得应用高分辨率的航天影像进行中药动态监测的定量和定性研究成为可能。遥感的广泛应用，使中药资源的调查、监测原来没有和不能实现的方法有了可能，也使中药调查变得容易操作。特别是遥感技术与全球定位系统、地理信息系统、数字影像处理系统和专家系统的配合使用，使得简便、快捷、耗资少的中药资源调查方法成为可能。因此，遥感在中药上的应用必将成为今后中药研究的一个热点之一。
《中国现代中药》
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