付新雷
摘 要：我国地域辽阔，气候种类繁多，拥有类型迥异的生态环境。在这些不同的生态环境下，存在着大量的药用植物资源，这些药用植物资源又根据生长环境和自身特性的不同，显示出较大的差异性，这也为人们研究以及栽培药用植物带来了一系列的问题。在这样的背景下，针对不同生态环境类型的药用植物资源遥感监测方法研究，也就成为了众多学者和专家的重点课题。尤其是这几年，随着我国政府和民间保护机构对于药用植物资源的重视，基于不同生态环境类型下药用植物资源遥感监测的方法研究不断进步。本文的研究，希望能够从宏观层面上，探讨不同生态环境类型下药用植物资源遥感监测的具体方法，并且结合最新的遥感监测方法，提出见解，同时希望能够为不同生态环境类型下药用植物资源遥感监测方法的使用和提升，以及对于药用植物资源的保护和生长给予技术上的支撑。
关键词：生态环境 药用植物 遥感监测 NDVI（归一化差值植被指数）
中图分类号：S567 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（b）-0128-03
我國拥有十分丰富的生态系统，在不同生态系统下的药用植物资源的分布也十分复杂。针对不同的药用植物资源，具有不同的光谱反射特征，因此可以使用遥感手段对其进行监测。
依托遥感技术用于监测药用植物资源，能够充分并且深入地分析当前药用植物资源所处在生态系统的环境因子。因此探讨不同生态环境类型下的药用植物资源遥感监测方法，不仅能够了解我国现有药用植物资源的生长情况，还能加强药用植物资源的现实运用，进而实现提高药用植物资源的市场化直至其公益性的目标。
1 药用植物资源遥感监测方法的分类
1.1 野生药用植物资源的遥感监测方法
根据野生药用植物的特点可以将其分为野生大量分布中药用植物、野生稀有中药用植物两类。从目前已有的遥感监测方法来看，对于监测数量上占优、范围上分布广泛的成片乔木和灌木类药用植物资源有较好的效果，其技术手段也较为成熟，在本文进行分析写作之前，已经有专家、学者提出了十分专业并且严谨的研究成果，因此本文针对野生药用植物遥感监测领域的研究，主要是技术上并不是十分成熟的稀有类药用植物资源。
首先，野生稀有类药用植物资源在地理位置上的分布较为分散，这也给遥感监测方法的选取带来了一定的难度。其次，多光谱遥感数据一般不能直接获取稀有类药用植物资源的信息，但可以监测该种药物生长地的植被覆盖情况。所以，针对稀有类药用植物资源的遥感监测方法的研究可以通过建立稀有药用植物蕴含的数量和遥感监测方法之间内在的联系，来实现对稀有药用植物资源蕴含量的调查。
为了实现这一目标，将从以下几个方面入手进行分析。
（1）野生药用植物资源监测遥感影像的选取。
遥感影像的选取要根据稀有药用植物资源的特点来进行选择，在进行遥感影像资料数据提取的时候，应该要从数据的空间分辨率、辐射分辨率、波普分辨率是否满足监测稀有类药用植物资源的角度进行考虑。例如选择美国陆地卫星Landsat-7ETM数据，1～7波段（6波段除外）空间分辨率为30m，8波段为15m。在图像的判读上应主要采用对植被反应最为敏感的TM4，3，2的波段组合方式。
（2）野生药用植物资源监测遥感影像的处理。
遥感影像的处理主要包括辐射校正、几何校正、颜色订正、图像增强及图像融合等几个重要方面。对图像的几何校正可以选择的研究区地形图为几何参照系统，在影像上均匀选择20个以上控制点，以二次多项式为纠正方程，分别对遥感图像的不同波段进行几何校正。最终的校正误差控制在1个像元以内，然后在此基础上将30m分辨率ETM4，3，2组合波段与15m分辨率的全色波段进行融合，最后对融合后的图像进行颜色匹配与增强处理。
（3）野生药用植物资源解译标志的创建。
在对稀有类药用植物资源遥感信息提取之前，需要根据稀有类药用植物资源的分布情况来进行相关的解译标志的设定，根据不同区域的情况，确定具体的考察路线，然后根据实际调查的结果结合遥感图像上所对应的相关的形状、大小、颜色等信息，以确定在某一个区域范围内对稀有药用植物资源进行解译标志的建立。
（4）野生药用植物资源信息的验证与修改。
在将稀有类药用植物资源建立相应的解译标志之后，通过从遥感影像数据提取到有价值的稀有类药用植物资源的信息，同时在固定的范围内对其进行解析，然后对遥感监测的数据进行多时相的动态验证，以此来提高遥感监测方法的准确度，最终获取相对精准的野生稀有类药用植物资源的分布图。
（5）野生药用植物资源蕴藏量的计算。
计算药用植物的蕴藏量，首先需要提取植被指数。归一化差值植被指数（normal difference vegetation index， NDVI），定义为近红外波段与红光波段数值之差和近红外波段与红光波段数值之和的比值，即NDVI=（NIR-R）/（NIR+R），它基于生物物理知识的概念，将电磁波辐射、大气、植被覆盖的相互作用结合在一起。NDVI获取方便，计算简捷，对绿色植被表现敏感，包含植被90%以上的信息，植被指数的定量测量可表明植被活力等，常被用来进行区域和全球的植被状态研究，以及诊断植被一系列生物物理参量：叶面积指数（LAI）、植被覆盖率、生物量（蕴藏量）、光和有效辐射吸收系数（A-PAR）以及用来分析植被生长过程、净第一性生产力（NPP）和蒸散（蒸腾）等。在运用遥感技术监测植被信息过程中，NDVI应用得最为广泛。
在对遥感数据进行一系列的预处理之后，根据NDVI的公式：NDVI=（NIR-R）/（NIR+R），针对稀有类药用植物资源调查区域的TM数据（近红外波段和红光波段）进行NDVI的提取计算，转化生成NDVI值分布的矢量图形，以用来统计计算不同值分布区的蕴藏量。endprint
在经过严谨的计算过程之后，可以把已经得到的在某个具体区域范围內全覆盖植被指数的分布图和判读之后得到的有关于药用植物的植物覆盖区域的分布图进行叠加，然后能够得到一个只有药用植物资源分布的植被指数的分布图片。在经过上面的方式得到相应的药用植物资源植被指数分布图之后，可以根据不同植被的分布情况以及相关药用植物资源植被指数分布级别的不同，在不同的级别中间进行一个抽样的调查和分析，然后通过计算得出在每一个不同的级别中所蕴含的不同数量的药用植物资源的分布。在完成每一个不同级别的植被指数级别之后，可以将其与遥感监测图像中的图斑的面积进行计算，在经过这样一系列程序之后，计算出某一个具体区域内药用植物资源的蕴藏量。
1.2 栽培药用植物资源的遥感监测方法
前面所分析的重点是针对稀有药用植物资源的，就目前来说，稀有药用植物资源在中国的自然数量是在逐年下降的。虽然中国地大物博，但是因为受到这几年人们对于野生稀有药用植物资源的追求以及人们对于生态环境系统的破坏，使得稀有的野生的药用植物资源数量在不断地下降。在这样的情况下，栽培药用植物资源也开始受到人们的关注。一方面，栽培药用植物资源的出现，有效地缓解了市场的需求。另一方面，栽培药用植物资源的进一步发展，也是另外一种形式的对于生态环境的保护。
在这样的社会背景下，通过对于遥感监测方式的使用，能够较为有效地对栽培药用植物资源的蕴藏量、产量以及市场对于栽培药用植物资源的需求量进行一个整体上的估算，因此栽培药用植物资源中遥感监测方法的使用也是十分重要的。
在这样的情况下，遥感监测技术在栽培药用植物资源中的使用，也就不是像在稀有药用植物资源中的目的了，因此对于遥感监测方法在栽培药用植物资源中的运用，更多的是强调对栽培药用植物资源生长态势、病害和虫害进行检测以及对于栽培药用植物资源生长的环境系统进行检测。相对来说，栽培药用植物资源中遥感检测的运用要简单一些，通过遥感监测的方式加上定位系统，基本上就能够完成对于栽培药用植物资源产量的预计。栽培药用植物资源的遥感监测主要包括以下几个方面。
（1）栽培药用植物资源生长态势以及产量的预估。
对于栽培药用植物资源的生长态势和产量进行预算，是栽培药用植物资源进行遥感监测的重要原因。在中国，已经有很多的学者在这个方面进行了大量的研究工作。比如说刘洋通过自己的反复试验，验证了在大豆的种植中通过使用遥感监测的方法，能够有效地预测到大豆的成长周期以及大豆的产量，因此在栽培药用植物资源领域，通过遥感监测的方式来对于植物的生长态势和产量的预估是可行的。相似的实验研究还有李建龙等人在天山上进行的实验。经过他们的研究，天山上草地的产量和他们所预计的数量十分接近，并且他们还进一步对于遥感监测技术在天山草地这个领域进行了一定的升级，由此建立了遥感估产模型，为其他专家、学者的研究以及相关企业的实际生产提供了一个更加切实可行的遥感监测技术的使用方式，大大地提升了遥感监测技术在栽培药用植物资源中的运用。可以说，通过以上学者的研究，使得人们对于遥感监测技术在栽培药用植物资源中的应用起到了很大的印证以及启发的作用，尤其是对于栽培药用植物资源的生产来说，能更加方便企业对于栽培药用植物资源进行管理和生产，以便于创造出更多的商业价值，同时也是进一步通过技术更新的方式实现企业操作的信息化和系统化，降低了他们的生产成本。
（2）栽培药用植物资源的土壤养分监测。
土壤中养分的缺少一直都是影响栽培药用植物资源生长的主要原因，因此对于栽培药用植物资源土壤中的养分进行检测，也是遥感监测技术在栽培药用植物资源领域的另外一个运用层面。另外，通过遥感监测技术对于栽培药用植物资源生长所需的土壤进行检测的方式，还能够有效地提高水资源以及肥料资源的浪费，使得水资源和肥料在进行运用的时候，能够处于一个较为平衡的状态，因此能够适当地减少对于自然环境的破坏。
近几年以来，通过遥感监测技术的使用来对栽培药用植物资源以及其他的植物资源的种植进行使用以及分析的实验是较多的。总之，通过遥感监测技术的使用，能够使得中国栽培药用植物资源的种植，在各项与土壤有关的角度上，对于现有的种植方式进行技术上的改进，由此能够从土壤的肥沃程度、施肥的程度以及和栽培药用植物资源相关的角度着手，用更加精准可以操控并且是可以进行提前判断的方式，来对中国目前的栽培药用植物资源进行一个技术以及效果上的提升。
（3）栽培药用植物资源病虫害监测。
不同类型的中药资源往往感染不同的病虫害，而不同的病虫害所引起的中药资源受损症状不同，有的病虫害导致中药资源反射光谱的显著变化，有的则导致中药资源大量失叶、减产。因此，对不同病虫害的遥感监测方法不同。利用遥感技术可及早预测诸如小麦黑锈病、马铃薯晚疫病、玉米大斑病、水稻白叶枯病及各种虫害。路桂珍研究发现，根据健康植物与受害植物在近红外波段反射率的明显不同，可利用红外遥感图像上的色调变化来判读健康植物和受害植物及其受害程度，并能比肉眼早发现，从而达到大面积监测并防治病虫害的目的。杨存建等探讨了遥感技术在森林病虫害监测管理中的应用模式以及整个系统的集成。利用遥感技术及时掌握中药资源发生病虫害情况，在中药资源病虫害还没有发生严重危害与大面积蔓延的情况下及时采取防治措施，将病虫害及时消灭，从而可以降低损失，提高产量。从长远角度看，利用遥感技术监测中药资源病虫害前景广阔。
2 结语
本文的研究，主要是针对不同生态环境类型下的中药用植物资源的遥感监测方法的选取角度进行分析，来实现对我国栽培药用植物资源的生长环境提供一个较好的控制、监测以及保护，一方面通过运用遥感监测技术的方式实现药用植物的更好生长，另外一方面也能够在一定程度上起到稳定药用植物资源市场的效果，从而满足日益增长的市场需求。因此，不论是从技术的更新角度，还是从药用植物的可持续生长的角度上来看，都是一项有益于自然和社会的研究。此外，运用遥感手段监测药用植物资源的生长信息，反映出日益发展的科学技术，可以起到保护自然、造福人类的作用，同时我们也要不断地在实际工作中进行分析总结，使遥感技术在监测药用植物资源领域得到最大程度的发挥，不断促进人类文明和环境保护工作的进步。
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