植物资源综述及调查方法信息化研究

张存叶

（1、山东智建慧城信息科技有限公司，山东 济南250000 2、济南芯苒建筑装饰工程有限公司，山东 济南250000 3、山东科技报社《科技经济导刊》编辑部，山东 济南250000）

我们生存的地球上如果没有了植物，人类会失去食物来源、医药源和工业原料，大气中的含氧量也无法满足人类的生存需要。因此，植物是人类赖以生存的战略物资之一。植物资源是陆地、湖泊、海洋中所有植物的总和，也特指人类在当前技术条件下可以利用的植物的总和。做好植物资源分类与调查，搞清楚一个地区有多少植物资源，哪些是可以开发利用的植物，哪些是珍稀的植物，哪些是涉危的需要保护的植物，都是科研人员一直在研究的课题。

1 植物资源的分类

地球上的植物资源类型繁多，依据的分类的标准不同，划分的种类也有各有侧重。

1.1 存在于自然界的形式

根据植物在地球上存在方式的不同，植物资源被划分为植被资源（Vegetation resources）、物种资源（Social resource）、种质资源（Germplasm resources）。

1.2 在植物界的系统位置

依据植物在植物界这一大系统中所处位置的不同，从高等到低等，将植物资源划分为种子植物（Spermatophyte）、蕨类（Fern）、真菌（Fungus）、地衣（Lichen）、藻类（Algae）、微生物（microorganism）资源。

1.3 利用状况

根据植物资源被人类利用的现状，可以将其分为：栽培植物资源（cultivated medicinal plant resources）与野生植物资源（wild plant resource）。

1.4 吴征镒（1983）的植物资源分类系统

被中外同行尊称为中国植物“活词典”的中国科学院资深院士吴征镒，是世界最杰出的植物学家之一。他潜心研究植物分类几十年，对植物，尤其在对位处东亚地区的植物的分类与进化方面的认识不断深入做出了卓越贡献。基于编纂的《中国植物志》（注：英文版为《Flora of China》），以及对有关人类生态和植物资源全球战略的巨大贡献，早在1999年，吴征镒就赢得了年度“考斯莫斯”国际奖。《中国植物志》成为我国植物学研究步入国际植物学界前沿的里程碑。按照吴征镒对植物资源的科学分类，当前，世界上的植物资源可以分为食用植物资源（edible plant resources）、药用植物资源（resources of medicinal plants）、工业用植物资源（plant resources for industry）、防护和改造环境的植物资源（Plant resources that protect and transform the environment）、植物种质资源（plant germplasm resources）。

2 植物资源调查概述

植物资源调查，是指为了解某一区域植物资源种类、贮量、用途以及地理分布、生态条件、利用现状、资源消长变化及更新能力，在植物分类学、植物地理学、植物生态学以及植物资源学等植物科学基本理论的指导下，对收集上来的植物资源数据，在正确认识其自然现状的基础上，科学评判利用现状和开发利用潜力，为当地制定区域植物资源的保护管理措施及开发展利用策略提供理论支撑。做好植物资源调查，现实意义重大。

通过植物资源调查，可以搞清楚区域内植物资源状况，助力相关部门对植物资源的开发利用和保护，保障食品、医药、化工等工业部门能获得稳定、持续的原材料，促进社会经济良性发展，维护社会供需平衡。

3 植物资源调查内容

为了促进植物资源调查的标准化进程，国家林业局于2016年6 月发布了《野生植物资源调查数据库结构》,作为中华人民共和国林业行业标准(LY/T2674-2016)，于2016 年12 月6 日正式实施，标志着我国植物资源调查步入信息化时代。根据野生植物资源调查数据库结构内容，需要根据表格列项，提供如下内容：一是目的物种所处植物群落的概况；二是实测法和典型抽样法的样方记录；三是实测法和典型抽样法的目的物种记录；四是未设样地的群落记录；五是未设样地的目的物种记录。

3.1 目的物种所处植物群落概况数据信息

在进行目的物种所处植物群落概况统计时，需要提供以下数据：物种中文名（Species Chinese Name）、物种地方名（Species Other Name）、物种拉丁名（Species Science Name）、林地地点信息、保护地（（Reserve）＜类型+名称+级别+编号＞、调查期次、调查方法、是否设置样方（圆、带、线）、顺序编号、样方编号（Plot ID）、经纬度坐标信息、图幅信息（比例尺+图幅号）、主样方（样圆、样线）或物种附近特征描述、主样方（长+宽+面积)、样圆(半径+面积）、样带(长+宽+面积）、样线长度、样方（圆）个数、群落名称、群落面积、海拔、坡向、坡度、坡位、郁闭度、盖度、土壤类型、土壤pH 值、人为干扰方式、人为干扰强度、乔木优势种（Dominate Tree）、乔木伴生种（Sub-dominate Tree）、灌木优势种（Dominate Shrub）、灌木伴生种（Sub-dominate Shrub）、草本优势种（Dominate Herb）、草本伴生种（Sub-Dominate Herb）、群落/生境编号（Community or Habitat NO）、群落或生境分布地段编号（Community or Habitat Site NO）、物 种 分 布 格 局（Species Distribution）、照片编号、视频编号、知情者、调查日期、调查人。

3.2 实测法和典型抽样法的样方记录数据

需要调查的数据包括物种中文名（Species Chinese Name）、样方编号（Plot ID）、群落或生境分布地段编号（Community or Habitat Site NO）、植被层次（Vegetation Layer）、发育节律（Green Fallen）、生命周期（Plant Life）、茎秆质地（PlantStemMaterial）、副样方（样圆）数（Plot Quantity）、出现目的物种的副样方（样圆）数（Including Plot Quantity）、照片编号（Photo NO）、视频编号（Video NO）、幼树株数（Sapling Quantity）、幼苗株数（Seedling Quantity）、调查日期、调查人。

3.3 实测法和典型抽样法的目的物种记录数据

需要填充的数据包括植株序号（Plant NO）、植株编号（Plant ID）、高度（Height）、胸径（Diameter at Breast Height）、地径（Core Diameter）、冠幅_ 平均（Mean Crown Width）、冠幅_ 东西（West-East Crown Width）、冠幅_ 南北（North-South Crown Width）、健康状况（Health）、经度（Longitude Degree）、纬度（Latitude Degree）。

3.4 未设样地的群落记录数据

需要调查及提供的数据包括物种中文名（Species Chinese Name）、群落或生境分布地段编号（Community or Habitat Site NO）、照片编号（Photo NO）、视频编号（Video NO）、知情人、调查日期。

3.5 未设样地的目的物种记录数据

调查数据包括：植株序号（Plant NO）、植株编号（Plant ID）、高度（Height）、胸径（Diameter at Breast Height）、地径（Core Diameter）、冠幅_ 平均（Mean Crown Width）、冠幅_ 东西（West-East Crown Width）、冠幅_ 南北（North-South Crown Width）、健康状况（Health）。

4 信息技术在植物资源调查中的应用

3S 技术，是遥感技术（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和这三大现代信息技术的统称是空间技术、传感器技术辅以计算机技术、通讯技术、卫星定位与导航技术的多学科、有机、高集成应用。

4.1 遥感系统（RS）

RS 英文全称为Remote Sensing，是指从空中利用遥感器能根据不同物体对波谱产生不同反应的原理，探测地面物体性质，从而达到识别地面物体的目的。

4.2 全球定位系统（GPS）

GPS 英文全称为Global Positioning System，是美国研制的，以地球质心为坐标原点，通过利用地球表层空间点实施三维定位测量，旨在为海、陆、空领域提供全天候、全球性的实时导航服务，并用于应急通讯、核爆监测以及情报收集等，如今已在民用领域得到大面积应用。

4.3 地理信息系统（GIS）

GIS 英文全称Geographical Information System，是指由计算机硬件和软件、空间数据库、数据输入输出转换和通讯设备等组成的计算机系统，实现采集、存储、运算、分析、管理、显示和描述各类空间数据及其属性信息。

4.4 3S 技术的优势

在3S 集成系统中，GIS 是基础平台，通过动态存取、集成管理、综合处理时空数据后，进行分析决策；RS 通过对目标环境的语义或非语义信息实时、准确的提供，找出地球表面的各种变化，使GIS 数据得到及时更新；GPS 则实时、快速地提供目标的定位定向信息。针对性的遥感活动通过RS 对GIS 中已储备信息的查询而展开；大量的地理信息由GIS 对RS 数据的后期加工而实获得；GIS 软件的数据格式能兼容GPS 接收机采集的数据格式，直接生成图像，成为更新资源的大比例尺空间信息的便捷工具。

4.5 3S 技术的应用流程

利用3S 技术，在对传统方法进行优化和完善的前提下开展植物资源的调查工作，能节约人力和财力，使普查成果的精准性、科学性和客观性大大提高。下述以中药材资源调查为例，对技术流程作简要总结：

第一，对中药材与其他植物在光谱特征和生长发育分布等方面的差异进行遥感图像分析，获取中药材光谱信息或相关间接特征，实现对中药材的识别，分布状况的确定及面积的核定；第二，通过对GIS 技术所获取的中药材分布区地理信息的分析，找出特征性分布地域，然后设置调查点，利用GPS 定位；第三，将遥感图同传统调查的信息加以比照，确验中药材的分布范围和面积，实现对中药材长势的动态监测；第四，对原有的GIS 系统用上述测出的数据和内容加以充实，并利用GIS 软件综合处理后得到资源调查的最终结果。

5 结论

传统植物资源调查一直采用样地调查与人为主观估计、植物数量推算三结合的方式，先经过外业调查后，然后再通过内业对数据进行整理。调查工作量大，周期长，主观人为因素影响大，难免不太精准和客观。3S 技术实现了对空间信息的科学采集，并进行信息化处理、大数据分析，使空间信息的表达、传播和管理更加高效、精准。基于这些优势，当前3S 技术在道地药材资源调查、自然资源调查、森林病虫害监测等领域得到广泛应用。