基于格網(wǎng)技術(shù)的重慶市中藥資源種類豐富度差異性分析

張小波　瞿顯友　李夢　王慧　景志賢　劉翔　張植瑋　郭蘭萍　黃璐琦

[摘要]在全國和各地中藥資源普查工作結(jié)束后，將匯總大量的中藥資源種類和分布等方面的數(shù)據(jù)信息，區(qū)域之間中藥資源豐富度是客觀反映中藥資源稟賦的一個有效指標(biāo)。由于縣域面積大小存在較大差異，以縣為統(tǒng)計(jì)單元進(jìn)行區(qū)域間中藥資源豐富度評估，會導(dǎo)致區(qū)域間豐富度統(tǒng)計(jì)結(jié)果的偏差?；谝?guī)則柵格或格網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)方法，可以降低由于統(tǒng)計(jì)單元大小不同，引起的中藥資源豐富度的差異性。以重慶為例，基于現(xiàn)有調(diào)查數(shù)據(jù)信息，對比分析不同格網(wǎng)尺度條件下中藥資源豐富度差異性，結(jié)果顯示，選取30 km的格網(wǎng)，統(tǒng)計(jì)重慶市中藥資源豐富度，可以較好的反映區(qū)域間中藥資源豐富度的客觀實(shí)際情況。

[關(guān)鍵詞]中藥資源； 格網(wǎng)； 重慶； 物種豐富度

[Abstract]After the end of the national and local medicine resources census work， a large number of Chinese medicine resources and distribution of data will be summarized The species richness between the regions is a valid indicator for objective reflection of interregional resources of Chinese medicine Due to the large difference in the size of the county area， the assessment of the intercropping of the resources of the traditional Chinese medicine by the county as a statistical unit will lead to the deviation of the regional abundance statistics Based on the rule grid or grid statistical methods， the size of the statistical unit due to different can be reduced， the differences in the richness of traditional Chinese medicine resources are caused Taking Chongqing as an example， based on the existing survey data， the difference of richness of traditional Chinese medicine resources under different grid scalewere compared and analyzed The results showed that the 30 km grid could be selected and the richness of Chinese medicine resources in Chongqing could reflect the objective situation of intercropping resources richness in traditional Chinese medicine better

[Key words]Chinese medicine resource； grid； Chongqing； resource richness

物種豐富度[1]是指分布于某一區(qū)域的物種數(shù)量，它是生物資源保護(hù)中最常用的指標(biāo)。第四次全國中藥資源普查主要目的，是明確我國各區(qū)域內(nèi)中藥資源的種類和分布等基本情況。由于物種豐富度本身是尺度依賴的，統(tǒng)計(jì)尺度的變化必然會影響豐富度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。在地理學(xué)中，尺度效應(yīng)普遍存在，不同空間尺度的地理要素具有不同的性質(zhì)，統(tǒng)計(jì)單元的尺度直接決定著統(tǒng)計(jì)結(jié)果[2]。由于與中藥資源分布相關(guān)的空間數(shù)據(jù)，包括點(diǎn)狀的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)、線狀的調(diào)查線路，多邊形面狀的行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、柵格狀的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)等。關(guān)于尺度效應(yīng)，相關(guān)研究認(rèn)為宏觀尺度研究多以行政區(qū)為評價單元，微觀尺度多選擇柵格為評價單元[3]。因此，對中藥資源進(jìn)行分析研究，需要考慮匯總區(qū)域的形狀和尺度問題。在全國中藥資源普查內(nèi)業(yè)整理進(jìn)行中藥資源物種豐富度統(tǒng)計(jì)和評價應(yīng)用時，需要選取適宜尺度的統(tǒng)計(jì)格網(wǎng)，以便客觀地反映中藥資源種類空間分布的特性。

隨著數(shù)據(jù)采集方式的逐步改進(jìn)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷更新，現(xiàn)階段基于規(guī)則柵格或格網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集方法受到更為廣泛的關(guān)注，成熟的數(shù)量分析方法也主要是針對規(guī)則的柵格或格網(wǎng)進(jìn)行分析。本文選取重慶市為研究區(qū)域，基于重慶市各地的中藥資源物種豐富度、以公里格網(wǎng)為基本統(tǒng)計(jì)單元，探索利用格網(wǎng)化技術(shù)、空間自相關(guān)進(jìn)行中藥資源豐富度統(tǒng)計(jì)的合適尺度，為第四次全國中藥資源普查結(jié)束后，各地的中藥資源種類統(tǒng)計(jì)和豐富度評價提供技術(shù)支撐和參考。

1材料和方法

11研究區(qū)域概況重慶市總面積824萬km2，轄38個區(qū)縣。地形由南北向長江河谷傾斜，地貌以丘陵、山地為主；屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候。重慶市作為第一批啟動實(shí)施全國中藥資源普查試點(diǎn)工作的省份，中藥資源普查工作范圍基本覆蓋全境，通過外業(yè)調(diào)查工作獲取了大量的第一手調(diào)查數(shù)據(jù)資料，現(xiàn)在進(jìn)入內(nèi)業(yè)整理階段。

12中藥資源種類數(shù)據(jù)基于重慶市38個開展中藥資源普查縣，截止到2017年9月初，匯總得到的調(diào)查數(shù)據(jù)。以行政區(qū)劃單位為基本單元，統(tǒng)計(jì)匯總各區(qū)縣的中藥資源種類數(shù)。

13空間格網(wǎng)建設(shè)考慮到全國中藥資源普查抽樣方案、生態(tài)環(huán)境因子的空間尺度大小，本研究基于ArcGIS102的XTools插件，利用CreatFishnet工具，將整個重慶市劃分為若干個1 km×1 km的格網(wǎng)。每個格網(wǎng)以其中心點(diǎn)的坐標(biāo)（格網(wǎng)中心點(diǎn)）來確定其地理位置，同時匯總統(tǒng)計(jì)分布于該格網(wǎng)內(nèi)的中藥資源種類，記錄落在每個網(wǎng)格內(nèi)的各種中藥資源與中心點(diǎn)的相對位置等信息，生成重慶市域范圍內(nèi)中藥資源種類豐富度屬性數(shù)據(jù)庫。endprint

同時，生成5 km×5 km，10 km×10 km，20 km×20 km，30 km×30 km，40 km×40 km，50 km×50 km，60 km×60 km，70 km×70 km，80 km×80 km，90 km×90 km，100 km×100 km，不同尺度的格網(wǎng)，統(tǒng)計(jì)不同尺度條件下，格網(wǎng)內(nèi)中藥資源豐富度。

14適宜統(tǒng)計(jì)格網(wǎng)尺度分析本文采用全局空間自相關(guān)分析的Moran指數(shù)，分析不同空間尺度下區(qū)域內(nèi)中藥資源的豐富度，及空間自相關(guān)性。

15中藥資源豐富度情況區(qū)劃由于全國中藥資源普查工作調(diào)查獲取的數(shù)據(jù)信息，并不是覆蓋研究區(qū)域的每一公里格網(wǎng)，部分公里格網(wǎng)內(nèi)沒有數(shù)據(jù)。選取空間自相關(guān)性最大的格網(wǎng)，應(yīng)用空間插值方法，基于格網(wǎng)內(nèi)中藥資源種類，繁衍其他沒有采樣點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的中藥資源種類，形成重慶市全境、各個公里格網(wǎng)內(nèi)的中藥資源種類分布情況?？臻g插值法是一種科學(xué)有效的空間分析方法，根據(jù)適當(dāng)數(shù)量的已知點(diǎn)推求區(qū)域中的未知點(diǎn)數(shù)據(jù)，即將離散點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)面，對調(diào)查范圍內(nèi)所有位置的相關(guān)屬性進(jìn)行預(yù)測。在空間插值結(jié)果的基礎(chǔ)上，對重慶市各區(qū)域間中藥資源種類的差異性進(jìn)行區(qū)域分析。

2結(jié)果

21基于重慶市中藥資源豐富度情況為從不同尺度反映重慶市中藥資源豐富度情況的總體特征，基于2012—2017年重慶市中藥資源工作收集到的中藥資源種類數(shù)，統(tǒng)計(jì)重慶市各縣級行政區(qū)劃單元內(nèi)的中藥資源豐富度，結(jié)果見圖1。根據(jù)重慶市中藥資源工作收集到的中藥資源信息，基于不同尺度的格網(wǎng)，分別統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)的中藥資源豐富度，部分結(jié)果見圖2～8。

對比圖1和圖2～8，不同尺度條件下，同一區(qū)域內(nèi)中藥資源種類豐富度具有較大的變化。如，以縣域尺度統(tǒng)計(jì)中藥資源種類豐富度，璧山縣的豐富度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于豐都縣的；但在30 km格網(wǎng)尺度下璧山縣的豐富度接近于豐都縣的。

22不同尺度下中藥資源種類豐富度空間分布規(guī)律探索研究根據(jù)不同格網(wǎng)尺度條件下，區(qū)域內(nèi)中藥資源豐富度，計(jì)算全局空間自相關(guān)Moran指數(shù)I，并計(jì)算其檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量Z，結(jié)果見表1。在不同格網(wǎng)尺度下，重慶市中藥資源種類豐富度有較大的差異。其中，在30 km尺度下，中藥資源種類豐富度呈現(xiàn)較高的空間相關(guān)性；在1 km和100 km格網(wǎng)尺度下中藥資源種類豐富度，呈現(xiàn)近乎隨機(jī)的分布狀態(tài)，在1 km條件下隨機(jī)的差異性顯著。

23重慶市中藥資源種類間分布格局探索研究基于不同格網(wǎng)尺度，采用空間插值方法，對重慶市各地的中藥資源豐富度進(jìn)行空間估計(jì)。其中，1 km格網(wǎng)插值結(jié)果見圖9，30 km格網(wǎng)插值結(jié)果見圖10（其他尺度略）。對比分析不同尺度條件下插值結(jié)果，結(jié)果顯示，不同統(tǒng)計(jì)尺度條件下，插值結(jié)果存在一定的差異性。

對不同尺度條件下的半變異函數(shù)進(jìn)行對比分析。其中，1 km半變異函數(shù)曲線見圖11，30 km結(jié)果見圖12（其他尺度略）。對比分析不同擬合曲線，結(jié)果顯示：在20，30 km格網(wǎng)下半變異函數(shù)效果最佳。

24重慶市中藥資源種類多樣性影響因素分析基于30 km格網(wǎng)內(nèi)中藥資源種類和格網(wǎng)中心點(diǎn)的位置信息，用GIS軟件繪制各格網(wǎng)中藥資源種類的趨勢圖，結(jié)果見圖13。從整體研究區(qū)域來看，重慶市中藥資源種類豐富度較高的地區(qū)有4個，分別是城口、巫溪和開縣交界處；豐都和涪陵區(qū)交界處；璧山縣、銅梁和永川交界處；酉陽和秀山縣交界處。重慶市中藥資源種類豐富度較低的地區(qū)有2個，分別是北培區(qū)、南岸城市建成區(qū)；萬州、開陽和云陽縣交界處。

3結(jié)論

由于縣域面積大小存在較大差異，以縣為統(tǒng)計(jì)單元進(jìn)行區(qū)域間中藥資源豐富度評估，會導(dǎo)致區(qū)域間豐富度統(tǒng)計(jì)結(jié)果的偏差?；诟窬W(wǎng)，可以降低由于統(tǒng)計(jì)單元大小不同，引起的中藥資源豐富度的差異性，對客觀反映區(qū)域間中藥資源稟賦具有一定的利用價值。根據(jù)對重慶市不同尺度條件下中藥資源豐富度的比對分析，可以看出基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)，選取30 km的公里格網(wǎng)，進(jìn)行重慶市中藥資源豐富度研究，可以較好的反映區(qū)域間中藥資源豐富度的實(shí)際情況。

在全國和各地中藥資源普查工作結(jié)束后，將匯總大量種類和分布等方面的信息，區(qū)域之間中藥資源種類是普查重要的成果體現(xiàn)形式之一。基于全國中藥資源普查數(shù)據(jù)信息，應(yīng)用空間信息技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)方法，將全國劃分為不同尺度單元的網(wǎng)格，建立服務(wù)于中藥資源普查的空間信息多級網(wǎng)格體系，可有效的分析和展示區(qū)域間中藥資源的豐富度，對科學(xué)指導(dǎo)區(qū)域間發(fā)展規(guī)劃和資源配置也有一定的指導(dǎo)意義。

中藥資源普查由于受時間、經(jīng)費(fèi)和工作量的限制，不能對縣域每一寸國土都進(jìn)行調(diào)查。一般普查隊(duì)進(jìn)行外業(yè)調(diào)查時，多采用對代表性區(qū)域進(jìn)行抽樣調(diào)查，基于調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果，應(yīng)用空間分析技術(shù)方法，進(jìn)行中藥資源種類分布格局研究，可以揭示中藥資源空間分布的規(guī)律性，對合理制定中藥資源政策、實(shí)行區(qū)域資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有十分重要的意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1]黃繼紅，張金龍，楊永，等.特有植物多樣性分布格局測度方法的新進(jìn)展[J]生物多樣性，2013（1）：99

[2]連世忠，丁霖，陳江平顧及空間自相關(guān)的地理國情信息統(tǒng)計(jì)格網(wǎng)尺度選擇——以植被覆蓋信息統(tǒng)計(jì)為例[J]測繪通報，2017（3）：46

[3]李建春，袁文華基于GIS格網(wǎng)模型的銀川市土地生態(tài)安全評價研究[J]自然資源學(xué)報，2017，32（6）：988

[責(zé)任編輯呂冬梅]endprint