高分卫星遥感技术在中药材产业扶贫领域中的应用

蔡妙婷 何小群 陈超

[摘要] 中药材是中医药事业传承和发展的物质基础，是关系国计民生的战略性资源。中药材广植于我国贫困地区，中药材种植更是我国农村贫困人口收入的重要来源之一。本文分析了高分卫星遥感技术的特点及应用现状，探讨将遥感技术运用于中药材产业扶贫中的思路和方法，并以江西省南丰县赣陈皮的来源，南丰蜜橘种植面积估算为案例，体现遥感技术在准确获取中药材分布信息及种植面积估算中的优势，为今后实现对中药材产业扶贫的数字化监测提供先决条件，为中药材种植合理布局的智能化提供参考。

[关键词] 遥感技术;中药材产业扶贫;种植面积;动态监测

[中图分类号] R9          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2020）10（b）-0193-04

[Abstract] Chinese herbal medicines are the material basis for the inheritance and development of Chinese traditional medicine， and are strategic resources related to the national economy and the people′s livelihood. Chinese herbal medicines are widely planted in poverty-stricken areas in China， and the cultivation of Chinese herbal medicines is one of the important sources of income for the poor rural population in China. This paper analyzes the characteristics and application status of high-resolution satellite remote sensing technology， discusses the ideas and methods of applying remote sensing technology to the poverty alleviation of Chinese herbal medicines industry. The sources of dried tangerine peel of Jiangxi Province in Nanfeng County and the estimation of the planting area of Citrus reticulata Blanco′ Kinokuni′ are taken as cases to reflect the advantages of remote sensing technology in accurately obtaining the distribution information of Chinese herbal medicines and estimating the planting area， which provides a prerequisite for the digital monitoring of poverty alleviation of Chinese herbal medicines industry in the future and provides a reference for the intelligentization of rational distribution of Chinese herbal medicines.

[Key words] Remote sensing technology; Poverty alleviation of Chinese herbal medicine industry; Planting area; Dynamic monitoring

貧困是一个备受关注的世界性难题，关系到社会的稳定[1]，而产业化扶贫是近几年全国贫困地区正在实践的一种新型扶贫方式[2]，中医药在我国有着悠久的历史，随着国内外市场对其认可度不断增加，相关产业也发展迅猛[3]。我国中药材资源丰富，现已在多地形成独具特色的中药材产业，并将资源优势转化为经济发展动力和农民增收的捷径，是打赢脱贫攻坚战的重要举措[4]。

为更快更好地推动中医药振兴发展和健康中国建设，我国加大力度建立以提高质量、促进增收脱贫为核心的中药材产业扶贫机制，并出台了一系列产业扶持政策，2017年《中医药法》正式颁布实施，国家中医药管理局和国务院扶贫办等5个部门联合印发中药材产业扶贫行动计划（2017—2020年）[5]，计划中指出要在中药材主产区建设一批中药材种植信息监测站点，逐步构建贫困地区中药材种植溯源体系，遥感技术能在时间及空间上对目标物进行监测，故遥感技术的引入，将大有利于中药材产业扶贫计划的实施。且随着中药材产业扶贫计划的推进，中药材种植布局规划不合理，种植面积统计困难等问题也逐渐暴露，引入遥感技术，能更直观地获取地区的地理空间信息，确定适合的种植区域，且对于种植分布常较为零散，种植面积的统计工作量大的地区，能够提高种植面积核算的效率及准确性，从结果上准确把控中药材产业扶贫项目的实施情况。

1 遥感技术应用于中药材产业扶贫的思路和方法

高分卫星遥感技术常用于水体、农作物、森林植被的动态监测，在中药领域的运用起步较晚，现主要应用于中药资源普查、中药资源适应性分布研究、道地药材分布研究及中药资源遥感动态监测中[6-10]。本研究以赣陈皮（南丰蜜橘）为例，探究遥感技术在中药材产业扶贫领域中的应用。

1.1 研究区概况

南丰蜜橘（Citrus reticulata Blanco Kinokuni）为芸香科柑橘属植物，其果皮为药材赣陈皮的来源之一，属于国内中药材市场作为橘皮药材供应的主流品种[11]，含有芸香柚皮苷、橙皮苷、川陈皮素、橘皮素和生物碱类成分辛弗林等多种活性成分[12]。根据江西省南丰县政府印发南丰县产业扶贫直补到户实施方案，贫困户发展中草药种植达1亩补助1000元，每增加1亩补助1000元，每户上限补助3000元。方案调动贫困户积极性，中药材产业得以激活。且南丰蜜橘作为南丰县代表性产品，当地政府十分重视，南丰县建设南丰蜜橘示范园56万亩，大力推行《南丰蜜橘技术标准体系》，南丰蜜橘“双提工程”稳步推进，同时开设中国蜜橘网，让南丰蜜橘产品生产企业进入线上销售，并在建立“正宗南丰蜜橘果农直销”“南丰蜜橘生态商场”网上直销店的基础上，推动产品入驻专门的网络销售平台[26]。可见南丰蜜橘产业发展前景广阔，是引领当地农户脱贫致富的重要手段。

1.2 遥感技术在种植面积及产量估算中的应用

及时、准确地获取中药材种植面积，是衡量中药材产业扶贫成效的重要指标之一。遥感测绘通过地物在不同波段的差异性，可以有效识别地物。针对南丰蜜橘生长和生产特征以及图像质量分析，我们能够在遥感影像中清晰地识别出南丰蜜橘的种植区域，并在影像图中进行标注。本研究小组成员深入南丰县南丰蜜橘种植区域，选取5个采样点，记录经纬度，结合GF-1影像可见南丰蜜橘树冠呈半圆头型，在影像中形成圆形图像，且种植间距固定，在种植区域内形成排列整齐的圆形斑点（图1），故研究小组利用遥感图像处理软件对提取到的遥感影像进行分析，对比原始真彩色与假彩色波段组合影像（图2，封四），统计各波段组合的OIF指数，确定213波段组合为最佳组合波段，提取典型地物光谱曲线，计算得出南丰蜜橘种植区域与水体、人工表面典型地物区分明显，但与周围林地、耕地难以精确划分。研究小组在剔除水体及人工表面的基础上，选用目视解译法提取南丰蜜橘种植区域（图3，封四），最后利用ArcGIS 10.3软件统计南丰蜜橘种植面积。通过上述分析得出，南丰蜜橘的种植面积约为439 678.1亩（1亩≈667 m2）。

遥感在中药材种植面积估算中的应用并非个例，史婷婷等[13-15]利用遥感技术快速提取文山三七，宁国前胡，抚松县人参种植区域，为中药材产业扶贫中种植面积的核算带来便利，解决了以往依靠层层上报获取种植面积带来的不确定性。

南丰蜜橘的生长状况和趋势，直接影响到蜜橘最后的产量和品质，与贫困户的种植收益密切相关。采用遥感技术对南丰蜜橘长势进行监测有助于对蜜橘生产进行宏观管理，也是南丰蜜橘产量估测的重要数据来源。通过实地考察及历年数据整理，获取南丰蜜橘单株产量，并對多点进行采样调查，计算亩产株数，结合遥感数据获得的种植面积，能有效估算南丰蜜橘产量，了解该年度贫困户收益状况。但要实现真正意义上的中药材估产，还需将遥感技术深入应用到中药材长势监测中。现今已有的监测方法为：直接监测法、同期对比法和生长过程监测法[16]。结合中药材的生长周期，了解药材生长特性、常年产量状况及气候状况，可对中药材产量进行客观性评估[17]，甚至对产量进行预估，尤其在以县为单位的情况下，县内种植技术相近，种植品种基本相同，且县域内气候环境变化小，均有利于提高中药材产量估算的准确性，宏观把控扶贫成果。

1.3 病虫害遥感监测

中药材种植的过程中，病虫害的发生将严重影响药材产量，降低中药材产业扶贫收益。南丰蜜橘容易产生的病虫害问题主要包含疮痂病、锈壁虱、红蜘蛛、潜叶蛾、炭疽病和木虱类等[18]，其中柑桔疮痂病最为常见，使果皮上出现褐色小点，影响药材品相。疮痂病叶片发病初期出现黄色油渍状小点，病斑逐渐变为蜡黄色，后期病斑木栓化向叶背突出，叶面呈弯曲状，但病斑突起不明显。花器受害后，花瓣很快脱落，谢花后果皮上会出现褐色小点，病斑逐渐变为黄褐色木栓化突起。严重时叶片落光，枝条前端枯萎，幼果大量掉落，未脱落幼果也表现出果小、皮厚、味酸且不完全着色[19]。除疮痂病外，柑桔木虱是黄龙病唯一自然传播媒介，柑桔黄龙病是世界性的毁灭性病害，目前尚无有效的治疗药剂和有效的给药方法，感病后只有砍掉，以免传染，所以俗称柑桔上的癌症[20]。黄龙病叶片的典型症状是黄化、变小。据病程长短，叶片黄化有两种主要类型，一种是斑驳型黄化，一种是均匀黄化。染病早期，叶片常显现为斑驳型黄化，待病菌散播到全树后，新梢抽生的叶片一般为均匀黄化[21]。病虫害导致南丰蜜橘叶片细胞结构色素、水分氮素含量及外部形状等发生变化，是遥感能够监测到病虫害的基本条件，病虫害将导致叶面积指数及生物覆盖度等变化，因此染病药材的反射光谱与健康植株在某些波段的反射光谱存在差异[22]。故而利用地物光谱仪对南丰蜜橘病虫害进行光谱观测，通过研究病虫害在可见光至近红外波段的光谱响应并以此为特征以及通过模型研究来提供重要信息[23]。如选取南丰蜜橘在坡地上实行不同感染程度的接种试验，在接种后每隔7 d左右，测定不同程度病害植株的冠层光谱、单叶光谱和对应的病情指数以及叶面积指数、叶倾角等生物物理参数和叶绿素、SPAD数值等生物化学参数。通过对获取的光谱数据和生物物理参数和生物化学参数进行统计分析[24]。计算转换指数并建立相关数学模型，监测南丰蜜橘的病虫害情况，有助于及时采取相应措施控制病虫害的蔓延，保证将损失减少到最低，保障中药材产业扶贫的收效，并为后期因减产产生的相应补助的发放提供参考数据。

1.4 中药材产业扶贫应用软件开发

随着计算机及人工智能领域的不断发展，高分遥感技术的不断进步，进一步挖掘遥感技术在其他领域的应用价值，开发相关的应用系统，并运用于中药材产业扶贫工作中，对促进经济发展及健康中国的建设具有重要意义。

以南丰县为例，在实际操作中，结合ArcGIS等软件建立扶贫开发数据库[25]，联合南丰县扶贫工作的调研统计结果，建立以南丰县南丰蜜橘种植产业遥感地图为基础，叠加贫困乡镇、贫困村、贫困户等贫困信息的数据库系统。同时，采用人工解译提取技术，标注南丰蜜橘种植基础设施，包括采收运输道路，水利设施等，服务于精准扶贫工作中贫困户种植信息统计及摸底调查。

在软件功能设计中，主要考虑贫困户查询，如以姓名为检索项，相关检索信息以列表形式展示，点击贫困户，可定位到该贫困户南丰蜜橘种植区域[26]，工作人员可以查看其家庭成员、基本收入、联系方式、种植面积、种植年限等信息。加设图层管理功能，通过图层开关进行图层切换或者叠加。切换到电子地图可现实标注贫困户南丰蜜橘种植区域，叠加水利设施及运输道路、相关产业加工企业及合作社等。软件中的统计功能，则实现总体及各乡镇贫困户总数统计、种植面积统计、产量统计、补助金额统计、年收入统计、合作社统计等，直观展示贫困戶经济状况，把握扶贫力度。

2 结束语

现今遥感技术已成熟运用于多个领域，本文以南丰县为例，采用目视解译法提取南丰县南丰蜜橘种植区域并计算面积，探讨将遥感技术引入到中药材产业扶贫中的思路和方法，为实现中药材种植信息监测奠定基础，为逐步构建贫困地区中药材种植溯源体系提供切实可行的方法。

然而要使遥感技术更好的服务于中药材产业扶贫工作，实现精准扶贫、精准脱贫的目标，还需要完善扶贫对象及其与所属南丰蜜橘种植区域相关联的应用产品的开发，建立数据获取及分析程序，定期对县域内扶贫对象的中药材种植情况进行监测及核查，做到点对点、随时随地掌握扶贫动态，通过多学科多领域的融合，助力中药材产业扶贫计划，使其带领更多农村贫困人口脱贫增收，促进中医药事业的发展。

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（收稿日期：2020-04-01）