精准农业与3s技术范文篇1

【摘要】文章讨论了民族药资源研究的现状及调查中存在的问题。对民族药用资源调查的新方法——3s的概念、特点及其应用优势进行了阐述，并列举了一些3s技术在国内外资源调查中的实例。3s方法在民族药资源调查上的应用必将为今后民族药资源的来源、保护与可持续利用提供更加广阔的应用前景。

【关键词】民族药用资源;资源保护与可持续利用;3s技术;长势监测与估产

3s技术是遥感技术(remotesensing,rs)、地理信息系统(geographyinformationsystems,gis)和全球定位系统(globalpositioningsystems,gps)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成地对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术[1～3]。

民族药资源与中药资源同是我国医药发展的物质基础。总书记在党的17次代表大会上强调：“要扶持中医药和少数民族传统医药事业发展”。发展的前提是保护现有的民族药用资源，其中资源本底调查和种质资源研究又是资源保护的基础。开展民族药资源调查，采取3s等新技术、新手段，建立民族药资源数据库、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、民族药栽培提供依据，可以提高效率及更为科学、准确地获取资源调查的相关数据[2，3]。

1我国民族药资源现状与存在的问题

1.1我国民族药资源调查现状我国有着丰富的民族药资源，在现代医药覆盖全球的今天，民族医药这一古老的祖国医药学仍以其独特优势而显示出强大的生命力。建国以来，我国分别于20世纪50年代、70年代和80年代进行了3次较大规模的药用资源调查工作。最近一次规模最大的药用资源调查始于1983年，调查结果显示全国12807种药用资源中，85%属于民族药用资源。民族药材的需求量、产量及主要产区分布等与二十多年前相比发生了巨大变化，野生民族药资源、药材质量以及品种数量等都发生了巨大变化。野生药用资源的开发在造福人类的同时也给资源的保护与可持续利用带来了沉重压力。因此，实现少数民族药用资源的有效保护和可持续利用迫在眉睫，急需重新对民族药资源进行调查成为现代民族药学的一个热点问题[4]。

1.2我国民族药用资源调查中存在的问题民族药资源来源复杂、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，全国民族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。传统的民族药资源调查采用的是野外实地调查与药材资源历史资料的系统整理结合，进行综合分析，确定每种民族药资源的蕴藏量和产量[4]。以上调查方法受主观因素影响较大，缺乏科学性。传统的民族药资源的调查主要集中在民族药品种调查，珍稀濒危动植物品种及代用品调查，民族药资源的种类、分布，常用药材的蕴藏量和采收量等静态描述上，而民族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。

23s技术在自然资源调查中的优势

随着3s技术的不断发展，将遥感、全球卫星定位系统和地理信息系统紧密结合起来的“3s”一体化技术已显示出更为广阔的应用前景。目前3s技术在植被资源调查、作物产量估测、环境质量监测、数据库建设与管理、土地利用及其适宜性评价、生态规划、灾害监测与预报等方面得到广泛应用。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%。高清竹等[1]利用遥感和地理信息系统技术研究了藏北地区1981～2004年24年间的草地的变化过程。由此揭示了3s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[5～8]。

动态监测是3s技术应用的一大特征，因此，利用3s技术建立动态的民族药资源调查方法对民族药材栽培和种植具有指导意义。但是由于种种原因在民族药资源调查的研究和应用中较少。将rs、gis、gps3种独立技术中的有关部分有机集成起来，构成一个强大的技术体系，必将为民族药资源调查研究提供更为简便快捷的方法。利用3s技术对民族药材进行资源调查，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3s技术具有的视野宏观、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3s技术应用于民族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[5，7]。

33s技术应用于民族药资源研究的思路和方法

3.13s技术为民族药用资源调查的提供了新思路利用3s技术建立覆盖全国、体系健全、遥感与地面结合、能长期稳定运行的民族药生产与资源动态监测系统，为民族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，在建立重点民族药资源数据库方面，可以利用3s技术的优势，并与以往的调查方法结合，快速了解民族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，对各种民族药分布及其蕴藏量进行快速和重复的分析测试，便于指导民族药保护和民族药种植，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3s技术快速监测珍稀濒危药用民族药的分布面积及产量的年际变化，建立预警系统。

3.23s技术为民族药用资源调查提供了可靠的方法3s技术在农业和林业资源调查中的许多成功经验都可以借鉴到民族药资源普查工作中，但是民族药资源调查特有的许多特殊性使得问题变得复杂。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民族药要困难和复杂得多。例如，茯苓是一种寄生在红松类植物根部的一种菌类常用民族药材，在不同地区分布的海拔高度也不同。具体可以先将红松分布区域的地形、地貌通过gis将红松生长的地理信息进行描述，根据rs确定红松的分布区域，结合传统的样方渊查，计算出茯苓在红松中接种的比例，这样就可以确定茯苓的生长分布区域并推算出茯苓的蕴藏数量。

近年来，我国药材栽培技术发展迅速，但我国药材资源仍70%以上的品种来自野生药材。野生民族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。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民族药材的资源调查上已取得初步成效。例如，陈士林等[5]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;美国fda研究显示，由于紫杉醇的开发，导致了全世界红豆杉资源的严重破坏[8]，由以上研究可看出应用3s技术进行民族药资源的宏观调查具有充分可靠性和可行性。

3.3利用3s技术可对民族药资源进行长势监测及估产在民族药用资源保护与可持续利用研究中，长势动态监测已成为一项十分重要的工作。利用rs、gis能够对民族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;建立民族药资源环境空间数据库，管理、分析和处理大量的环境数据，高效地汇总、汲取有用的决策信息;通过建立若干环境演变模型，模拟区域民族药资源环境变化状况及发展趋势;提供多种形象、及时、准确、直观的信息。例如，李建龙等[6]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，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，进行民族药产量估产，便能估算出大面积民族药的产量和实时监测民族药生长态势。

4小结

综上所述，3s技术已初步应用于民族药领域。作为一种先进和有效的工具，3s技术已被越来越多的药学工作者所了解。遥感的广泛应用，使民族药资源的调查、监测原来没有和不能实现的方法有了可能，也使民族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，使简便、快捷、耗资少的民族药资源调查方法成为可能，亦使民族药动态监测的定量和定性研究成为可能。因此，3s技术在民族药资源研究上的应用必将成为今后我国民族医药研究的一个热点[4]。

【参考文献】

[1]高清竹，江村旺扎，李玉娥，等.藏北地区草地退化遥感监测与生态功能区划[m].北京：气象出版社，2006.

[2]马荣华，贾建华，胡孟春，等.基于rs和gis的海南植被变化分析[j].北京林业大学学报，2001，23(1)：6.

[3]汪爱华，张树清，何艳芬，等.rs和gis支持下的三江平原沼泽湿地动态变化研究[j].地理科学，2002，22(5)：636.

[4]李玉衡.民族传统医药盼登大雅之堂——专访中国民族医药学会会长诸国本[j].首都医药，2008，7：32.

[5]陈士林，张本刚，张金胜，等.人参资源储藏量调查中的遥感技术方法研究[j].世界科学技术—中医药现代化，2005，7(4)：37.

[6]李建龙，蒋平.利用rs技术动态监测天山草地农业产量及其成因分析[j].安全与环境学报，2003，3(2)：8.

精准农业与3s技术范文篇2

关键词：3S技术；农田基础；地图绘制；集成应用

为了增强测绘精度，在某精细化研究工作和农业示范基地中，耕作面积达到hm2，共有23块试验性农田，实行的是冬小麦/大豆，或者冬小麦/夏玉米轮种的制度，从1998年以来，该地已经记录了丰富的作物产量、土壤数据以及作物遥感数据。为了进一步满足数据处理与分析的需要，需要更大的电子版、高精度、比例尺示范作为参照图系。3s技术作为地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、遥感技术（RS）的统称，3S技术是得到农田地图最常用的方法。和传统的测绘方式相比，这种方式具有更新速度快、成图时间短、精度高等特征。在3S技术农田基础测绘中，通过将已有图纸数字化，在赋予其相关属性的同时，将其转化成GIS电子地图；在几何校正完毕后，通过正射遥感图进行坐标配置，并将其作为底图显示在GIS中，进而得到农田电子地图。为了进一步保障图层精度，必须让遥感图像的分辨率达到1米，地物属性再通过遥感图像得到。

一、3S技术试验设备以及GPS测绘

从实际情况来看，普通的农田一般不具备高精度、大比例尺图纸，所以利用图纸数字化的方式得到农田地图不太适用。遥感图像的问题在于，除了屏幕数字和制图编辑外，农田地物信息必须配合对应的抽查结果得到，具有很大的工作量，对于和示范区域类似的小型GPS测绘，属于速度较快、成本较低的方案。

（一）3S技术试验设备

在农田基础测绘中，GPS通常采用差分的方式进行工作。基站使用一台具有基站设置的TrimbleAgGPS132GPS接收机，对电台发射、接收进行信号改正；移动电台通过TrimbleAgGPS132GPS进行接收；通过东芝330DT和RS232进行相连。在GPS数据定位中，通常使用微软公司的超级终端工具进行记录，通常每隔1秒就记录一次，再以文本的形式进行保存。通常差分半径的改正信号为半径覆盖10千米左右，在覆盖住整个示范领域的同时，让GPS定位系统拥有亚米级的精度。在田间作业中，通过记录示范区房屋、农田边界、水井等物体的位置数据、作物类型、土地归属，再将这些数据输入农业研究体系研发的软件中，进而生成电子地图。

FarmGIS作为一项系统的地理信息，该系统能充分利用VisualBaic6.0进行语言开发，也可以在Windows操作系统或者98上运行，最后再利用Shapefile文件进行数据存储。另外，该系统还集成了MapObjects2.0功能组件，帮助空间数据访问、显示、编辑等操作，FarmGIS为其提供电子地图、FPS数据图、插值空间、查询条件以及同级分析等功能。

（二）GPS测绘以及数据处理

在农田地基地图测绘中，虽然AgGPS132GPS能达到亚米级的定位精度，但是由于风、云层、建筑、树木等因素影响，定位数据会产生误差很大的数据点。在单点定位中，为了避免随机误差对测试结果造成的影响，本文采用的是重复定位求平均值的方法进行，也就是在待测点的位置中，重复采集数据，再将平均值作为位置的测量值。

为了验证该方法的有效性，本文对已知点的30、120、600、2300次进行采集，再分别对数据进行平均求值，得到如表一中的结果。从表中可以看出，随着参与计算的数据增加，测量误差逐渐减小。从测量结果来看，当数据从30增长到120时，误差就从1.21降低到0.62，虽然时间增加了1.5小时，但是精度直接提高了48.8%。当数据从120上升到600时，误差就从0.62降低到0.36，精度提高了41.9%。根据这一特征，在单点测量中，不应该进行数据重复采集，只要达到测量精度就可以。在农田测绘工作中，单点定位一般采用120个定位数据，额测量误差一般在0.5米左右，就可以达到农业应用需求。

表一单点定位测绘结果

二、3S技术坐标转换以及地图更新

（一）3S技术坐标转换

在AgGPS132GPS接收机WGS1984坐标定位中，通常用高程或者经纬度的方式表示，虽然它可以精确的指明表面位置，但是对大地坐标系统却带来了很大的计算难度。所以在使用中一般使用投影的方法，将三维球面转换成二维平面坐标。

从图一中可以看出，FarmGIS提供了两种坐标转换方法，通过WGS1984UTM-20N将其WGS1984转换成WGS1984直角坐标系统。

（二）在RS图像基础上的更新

由于很多示范区仍然在建设中，所以电子地图需要根据实际情况进行更新。为了尽量降低物力、人力对地图测绘成本造成过大的影响，在保障地图更新的同时，根据遥感图像技术，让其作为参考底图的方法进行处理。在这过程中，用户也可以直接根据农田边界进行判定，再由针对性的对GPS测绘、地物变化进行地图更新。另外，农田用户也可以根据分辨率很强的遥感进行更新，再对其进行编辑。

1、图像校正

在该文的农田基础地图绘制中，遥感图像采用的是彩色航片，分辨率一般在0.2米。在这过程中，由于几何变形，所以在使用前必须进行对应的几何校正，再得到正射遥感测绘图像，通常FarmGIS中的遥感图像，采用二次多项式实现。

2、RS图像坐标配置

在RS图像校正前，地理信息和遥感图像中的坐标必须匹配。在遥感图像匹配中，由多种方法构成，当元坐标的地理信息校正后，再利用遥感图像，将地理信息配置准确。对于地理参考标系、参考或者地理信息系统坐标比一致的坐标，在配准后就可以得到参数文件以及对准方法。在遥感图像地理信息显示中，通过文件参数，遥感参数可以直接通过坐标系统进行定义、显示。FarmGIS的参数配置方法，使用的文件主要包括六中参数，然后再依次进行计算。

图二的标准配置和几何校正遥感图像，通过农田基础的FarmGIS叠加显示，经常用于农田更新过程。从该图可以明显的看出，示范区西南区域边界变化情况，以及东北方向的排水渠变化状况。

通过上述农田变化，最后让整个农田基础地图测绘和更新拥有目的性和针对性。

结束语：

基于3S技术的农田基础测绘作为当代农田测绘集成应用的重要内容，它可以全天候作业，具有操作方便、速率高等特征。通过RS图形可以得到农田基础变化信息，从而确定地块变化区域，降低地图更新成本，不断缩短更新时间。因此，在实际工作中，我们必须充分利用GIS空间数据以及属性，在完成空间数据地图编辑、生成、显示的同时，对空间属性和数据进行正确的处理分析，进而为农业研究提供更多可靠的信息。

参考文献：

[1]邝继双，汪懋华.3S技术在农田基础地图测绘与更新中的集成应用[J].农业工程学报，2003，19（3）：220-223.

[2]梅，陈霞，常顺利等.塔里木河下游尉犁县景观格局变化分析[C].//第六届全国地图学与GIS学术研讨会论文集.2008：518-523.