遙感技術(shù)在江西省石城縣白蓮種植面積調(diào)查中的應(yīng)用

曾慧婷 何小群 陳超 蔡妙婷 袁源見 陳星星 虞金寶 王小青

摘 要 目的：為實(shí)現(xiàn)地區(qū)特色中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展與可持續(xù)利用提供參考。方法：以江西省石城縣為例，對(duì)該縣白蓮種植基地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，選取縣域內(nèi)少數(shù)具有代表性的白蓮種植基地為樣點(diǎn)，利用GPS進(jìn)行定位，記錄樣點(diǎn)位置信息。利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取遙感影像，并采用人工目視解譯法得到白蓮種植區(qū)域圖像，再根據(jù)實(shí)地考察驗(yàn)證，得到白蓮種植面積，并對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果：通過對(duì)石城縣白蓮種植面積遙感解譯，得到2018年其種植總面積為42 597 951.505平方米（63 864.995畝），約占耕地面積的33%，相比2013年統(tǒng)計(jì)的白蓮種植面積（44 936畝）增長了42.12%。石城縣白蓮種植分布情況為縣城以北，主要集中在小松鎮(zhèn)和豐山鎮(zhèn)，南部則以大曲鄉(xiāng)和屏山鎮(zhèn)種植較多。結(jié)論：遙感技術(shù)具有數(shù)據(jù)獲取速度快、信息量大、準(zhǔn)確度高且時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，極大地避免了工作復(fù)雜性、節(jié)省了大量人力、物力。該技術(shù)可為獲得區(qū)域中藥材如白蓮的種植面積及分布信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、科學(xué)預(yù)警中藥材市場狀態(tài)，引導(dǎo)中藥材種植向規(guī)?；⒁?guī)范化、集約化發(fā)展提供技術(shù)支持，從而有效防范中藥材產(chǎn)業(yè)市場風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞 精準(zhǔn)扶貧;中藥材種植面積;遙感技術(shù);石城縣

ABSTRACT? ?OBJECTIVE： To provide reference for the development and sustainable utilization of TCM industry with regional characteristics. METHODS： Taking Shicheng county of Jiangxi province as an example， field investigation was carried out on Paeoniaceae suffruticosa planting base in the county， a few representative P. suffruticosa planting bases in the county were selected as sample points， and GPS was used to locate and record the location information of sample points. The remote sensing image was automatically extracted by computer， the artificial visual interpretation method was used to get P. suffruticosa planting area image. Then combined with the field inspection verification， P. suffruticosa planting area was obtained， and the investigation results were analyzed. RESULTS： Through remote sensing interpretation of the planting area of P. suffruticosa in Shicheng county， it was obtained that the total planting area of P. suffruticosa in Shicheng county was 42 597 951.505 square meters （63 864.995 mu） in 2018， accounting for about 33% of the cultivated land area， which was 42.12% higher than the conventional planting area of 44 936 mu in 2013. The distribution of P. suffruticosa planting in Shicheng county was mainly concentrated in Xiaosong town and Fengshan town in the north， and Daqu town and Pingshan town in the south. CONCLUSIONS： Remote sensing technology has the advantages of fast data acquisition， large amount of information， high accuracy and strong timeliness， which greatly avoids the complexity of work， saves a lot of manpower and material resources. The technology can provide technology support for obtaining the regional planting area and distribution information of TCM such as P. suffruticosa， dynamic monitoring， scientific warning of the market status of TCM， and guiding the large-scale， standardized and intensive development of TCM cultivation.

KEYWORDS? ?Precision poverty alleviation; TCM planting area; Remote sensing technique; Shicheng county

中藥材是中醫(yī)藥事業(yè)傳承和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是關(guān)系國計(jì)民生的戰(zhàn)略性資源，其憑借獨(dú)特的藥效優(yōu)勢(shì)，近幾十年逐漸得到全球?qū)W者的認(rèn)可，相關(guān)產(chǎn)業(yè)也隨之不斷發(fā)展，中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)貧困地區(qū)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步與群眾增收脫貧影響的研究已成為專家學(xué)者的研究熱點(diǎn)課題[1-3]。精準(zhǔn)扶貧是我國目前一項(xiàng)重要的國家戰(zhàn)略。當(dāng)前農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)依然是我國貧困地區(qū)貧困人口增收脫貧的主要產(chǎn)業(yè)類型，依托區(qū)域資源稟賦發(fā)展的特色產(chǎn)業(yè)化扶貧逐漸成為近幾年全國貧困地區(qū)正在實(shí)踐的一種新型扶貧方式。

傳統(tǒng)的中藥材種植分布、面積及產(chǎn)量監(jiān)測(cè)主要通過上報(bào)統(tǒng)計(jì)和實(shí)地調(diào)查，不僅耗時(shí)耗力，且難以全面反映其種植面積、分布信息及動(dòng)態(tài)變化。遙感技術(shù)具有覆蓋面積大、數(shù)據(jù)更新周期短、監(jiān)測(cè)方法經(jīng)濟(jì)有效等一系列優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于快速監(jiān)測(cè)中藥材種植的分布和動(dòng)態(tài)變化，可以為相關(guān)部門指導(dǎo)中藥材的合理種植提供決策依據(jù)[4]。本研究以江西省石城縣中藥材種植情況為對(duì)象，應(yīng)用遙感技術(shù)提取中藥材種植面積與分布信息，旨在為決策層和種植戶及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握中藥材種植信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展和可持續(xù)利用提供參考。

1 石城縣白蓮發(fā)展現(xiàn)狀

石城縣隸屬于江西省贛州市，位于江西省東南部，是江西省的母親河贛江的源頭，東經(jīng)116 °05′46″至116 °38′03″、北緯25 °57′47″至26 °36′13″。石城縣位于贛州市東北部，東鄰福建省寧化縣，南抵瑞金市及福建省長汀縣，西毗寧都縣，北靠撫州市廣昌縣[5-6]。全縣轄10個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、131個(gè)行政村，總面積1 581.53平方公里，其中山地面積2 111 347畝，耕地面積192 646畝，水面面積57 794畝，分別約占總面積的89%、10%和3%;總?cè)丝?2萬，其中農(nóng)業(yè)人口25.6萬，占84.76%。

省際邊界地區(qū)是指以省級(jí)邊界線為起點(diǎn)向行政區(qū)內(nèi)部橫向延伸一定寬度所構(gòu)成的沿邊界縱向延伸的窄寬型區(qū)域，這類地區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中往往處于劣勢(shì)[7]。石城縣是典型的山區(qū)農(nóng)業(yè)縣，由于地理歷史等原因，石城縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，成為國家扶貧攻堅(jiān)的重點(diǎn)區(qū)域。石城是著名的“中國白蓮之鄉(xiāng)”、全國三大籽蓮（江西贛蓮、湖南湘蓮、福建建蓮）的主產(chǎn)區(qū)之一。其白蓮種植歷史悠久，石城縣白蓮種植可追溯至光緒末年。20世紀(jì)80年代起，通過縣委縣政府的積極引導(dǎo)和支持，白蓮迅速成為石城縣種植面積最大的農(nóng)業(yè)作物。

白蓮是應(yīng)用歷史悠久、藥食兩用的大宗中藥材，石城縣白蓮色白、粒大、味甘清香，兼具食用滋補(bǔ)及保健功能，除真空凍干鮮蓮、速凍鮮蓮等品種，還有如蓮子麥片、蓮子粉、蓮子罐頭等食品。藥用據(jù)《本草綱目》記載，蓮子交心腎、厚腸胃、固精氣、強(qiáng)筋骨、補(bǔ)虛損、利耳目、除寒濕、止脾泄久痢、赤白蜀，可治療女人帶下崩中諸血病。蓮子性平，可補(bǔ)脾、養(yǎng)心、澀腸、固精、清心火、培補(bǔ)氣血，主治脾虛泄灣、遺精、帶下等癥[8]。除蓮子外，荷葉、蓮蓬、荷花、蓮須、蓮心、藕節(jié)等均具有較高的食用和藥用價(jià)值，蓮系列產(chǎn)品加工過程的下腳料蓮稈、蓮籽殼亦是極好的食用菌原料。

近年來，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和種蓮比較效益攀升，石城縣白蓮種植規(guī)模逐步壯大，農(nóng)民種蓮收益穩(wěn)步提升，白蓮已成為該縣農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和農(nóng)民脫貧致富的支柱產(chǎn)業(yè)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年石城縣白蓮種植面積達(dá)8萬畝，總產(chǎn)值約3.6億元，按照戶均種植面積2.8畝、畝產(chǎn)干蓮150斤、售價(jià)30元/斤計(jì)算，貧困戶從白蓮產(chǎn)業(yè)獲得的戶均收入達(dá)到12 600元[9]。為提高白蓮市場占有量，增加白蓮產(chǎn)品附加值，石城縣著力于延伸白蓮產(chǎn)業(yè)鏈，重點(diǎn)扶持白蓮加工企業(yè)，聯(lián)合多家科研機(jī)構(gòu)研制出多種特色新產(chǎn)品，使白蓮產(chǎn)業(yè)形成集生產(chǎn)、加工、銷售為一體的產(chǎn)業(yè)群，積極引導(dǎo)其向工業(yè)、旅游業(yè)發(fā)展，形成區(qū)域性產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，幫助農(nóng)民擴(kuò)大就業(yè)門路，轉(zhuǎn)移農(nóng)村剩余勞動(dòng)力，有利于促進(jìn)縣域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)合理化。

2 石城縣白蓮種植信息及分析

2.1 樣點(diǎn)數(shù)據(jù)收集

通過對(duì)石城縣白蓮種植基地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，選取縣域內(nèi)少數(shù)具有代表性的白蓮種植基地為樣點(diǎn)，利用GPS進(jìn)行定位，記錄樣點(diǎn)位置信息（如表1所示），并與種植戶就白蓮栽培面積、產(chǎn)量、產(chǎn)值、加工及銷路等進(jìn)行座談交流后收集相關(guān)信息。

2.2 數(shù)據(jù)選取及預(yù)處理

白蓮遙感解譯的野外驗(yàn)證數(shù)據(jù)來源于2018年10月的地面調(diào)查和高空分辨率遙感影像，綜合石城縣白蓮的生長和生產(chǎn)特征以及圖像質(zhì)量分析，本研究選取2018年7月3日的資源三號(hào)（ZY-3）衛(wèi)星遙感影像1A級(jí)產(chǎn)品，包括多光譜數(shù)據(jù)和全色數(shù)據(jù)。采用Landsat8-OLI影像的level1T級(jí)產(chǎn)品作為基準(zhǔn)影像，以30 m的ASTER DEM影像對(duì)ZY-3的多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行正射校正，生成5.8 m的多光譜影像，校正誤差均值為2.53個(gè)像元[10]。由于同一物體或性質(zhì)相同的物體在不同條件（或相同條件）下具有不同的反射率而表現(xiàn)出不同色調(diào)，因此以多光譜數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)影像，對(duì)全色數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，生成2.1 m的全色影像，配準(zhǔn)的誤差為0.65個(gè)像元;最后進(jìn)行輻射校正、大氣校正和主成分變換（PC）融合，得到2.1 m的多光譜融合數(shù)據(jù)。

2.3 遙感數(shù)據(jù)解譯及驗(yàn)證

將采集到的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入已加載的以ZY-3衛(wèi)星數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源的石城縣遙感影像的ENVI 5.3（64-bit）軟件中，對(duì)獲取的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度分割，選擇提取白蓮種植地塊的最優(yōu)分割尺度，采用人工目視解譯的方法對(duì)石城縣白蓮種植區(qū)域進(jìn)行精確提取。將分割提取到的整個(gè)石城縣區(qū)域內(nèi)的白蓮種植地?cái)?shù)據(jù)導(dǎo)入ArcMap 10.3軟件并計(jì)算其面積，再進(jìn)行實(shí)地考察驗(yàn)證，最終繪制得到石城縣白蓮種植區(qū)分布圖。

3 石城縣白蓮種植面積調(diào)查結(jié)果

石城縣白蓮種植區(qū)分布圖顯示，石城縣白蓮種植總面積為42 597 951.505平方米（63 864.995畝），約占耕地面積的33%，其中最大的模塊面積為149 440.96平方米（224.05畝），與2013年統(tǒng)計(jì)繪制所得石城縣白蓮種植面積44 936畝[9]相比，2018年該縣白蓮種植面積總體擴(kuò)大約42.12%。石城縣白蓮種植分布詳見圖1。根據(jù)石城縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖可知，石城縣白蓮種植主要分布在縣城以北，主要集中在小松鎮(zhèn)和豐山鎮(zhèn)，南部則以大曲鄉(xiāng)和屏山鎮(zhèn)種植較多。

4 遙感技術(shù)在石城縣白蓮產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用

4.1 白蓮種植面積與產(chǎn)量估算

隨著中藥材在中醫(yī)藥事業(yè)和健康服務(wù)業(yè)發(fā)展中的基礎(chǔ)地位日益突出，以及國家對(duì)中藥材種植監(jiān)測(cè)體系的要求越來越高，快速準(zhǔn)確地獲取中藥材種植面積、分布和產(chǎn)量等信息在中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展中尤為重要。常規(guī)的統(tǒng)計(jì)調(diào)查存在數(shù)據(jù)獲取難、周期長、時(shí)效性和準(zhǔn)確度低等問題，難以滿足中藥材種植生產(chǎn)管理的需求，已不能適應(yīng)當(dāng)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。本研究嘗試?yán)眯l(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行石城縣白蓮種植面積的提取，在利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取的遙感影像中，采用人工目視解譯法得到白蓮種植區(qū)域圖像，再根據(jù)實(shí)地考察驗(yàn)證，最終得到白蓮種植面積，估算出產(chǎn)量，具有數(shù)據(jù)獲取速度快、信息量大、準(zhǔn)確度高且時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，極大地避免了工作復(fù)雜性、節(jié)省了大量人力、物力。綜上可知，通過遙感技術(shù)提取到石城縣2018年白蓮種植面積為63 864.995畝，相比2013年常規(guī)統(tǒng)計(jì)的白蓮種植面積（44 936畝）增長了42.12%，表明石城縣白蓮種植作為縣扶貧產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目已取得十分顯著的作用，白蓮產(chǎn)量的增加極大推動(dòng)了縣產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?；谶b感技術(shù)的石城縣白蓮種植面積提取策略可為其他地區(qū)推進(jìn)中藥材種植質(zhì)量保障與產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展提供參考。

此外，中藥材產(chǎn)量的估算也是遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的重要內(nèi)容之一，通過作物獨(dú)特的反射波，遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)可在識(shí)別作物種類的基礎(chǔ)上，觀察作物的生長情況，并結(jié)合所提取的種植面積信息，進(jìn)而準(zhǔn)確地估算其產(chǎn)量。

4.2 制定白蓮產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃及相關(guān)政策

中藥材產(chǎn)業(yè)作為一項(xiàng)具體的扶貧實(shí)施項(xiàng)目，離不開相關(guān)政策的扶持與支撐。中藥材產(chǎn)業(yè)扶貧必然也離不開科技的投入，借助于衛(wèi)星遙感技術(shù)和方法，獲得區(qū)域白蓮種植面積及分布信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、科學(xué)預(yù)警中藥材市場狀態(tài)，引導(dǎo)中藥材種植向規(guī)?；?、規(guī)范化、集約化發(fā)展，可有效防范中藥材產(chǎn)業(yè)市場風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)能力，防止返貧困現(xiàn)象的發(fā)生。

4.3 不足及建議

實(shí)地走訪中發(fā)現(xiàn)，除白蓮作為石城縣經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)和支柱產(chǎn)業(yè)外，該縣的薏苡也已列入扶貧項(xiàng)目，且取得一定規(guī)模，此外，該縣還有林下或大棚種植的七葉一枝花、八角蓮、多花黃精等中藥材。通過實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，石城縣薏苡少數(shù)為集中式種植，多數(shù)為小面積或與其他作物套種或間作，而七葉一枝花、八角蓮、多花黃精等屬林下或大棚種植的中藥材，由于多源數(shù)據(jù)在空間光譜分辨率上尚存在不足，利用多源遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別效果較差，上述藥材的客觀準(zhǔn)確的種植面積均難以獲取，因此需要引入更高空間分辨率的光譜影像，以提高遙感分類精度，對(duì)種植結(jié)構(gòu)及種植地形區(qū)復(fù)雜的中藥材進(jìn)行遙感識(shí)別、監(jiān)測(cè)和分析。相信該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用將為科學(xué)者和決策者提供科學(xué)客觀的信息，為中藥材產(chǎn)業(yè)精準(zhǔn)扶貧提供有力的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

[ 1 ] 劉洪強(qiáng)，常峰，楊莎莎.中藥材產(chǎn)業(yè)化扶貧開發(fā)對(duì)策研究：以陜西省安康市鎮(zhèn)坪縣為例[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，62（1）：102-105、109.

[ 2 ] 黃璐琦，蘇鋼強(qiáng)，張小波，等.中藥材產(chǎn)業(yè)扶貧重點(diǎn)優(yōu)先區(qū)域劃分和推薦種植中藥材名錄整理[J].中國中藥雜志，2018，42（22）：4319-4328.

[ 3 ] 馬楠.扶貧視域下中藥材產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究綜述與展望[J].中國中藥雜志，2018，43（19）：3801-3805.

[ 4 ] 戴晨曦，謝相建，徐志剛，等.中草藥材種植遙感監(jiān)測(cè)與分析：以云南省文山和紅河地區(qū)三七種植為例[J].國土資源遙感，2018，30（1）：210-216.

[ 5 ] 溫涌泉.扶貧重點(diǎn)村開展新農(nóng)村建設(shè)工作的切入點(diǎn)：以江西省石城縣扶貧重點(diǎn)村為例[J].理論視點(diǎn)，2007（8）：15-16.

[ 6 ] 劉光楠.石城縣白蓮產(chǎn)業(yè)扶貧的現(xiàn)狀與建議[J].基層農(nóng)技推廣，2018，6（6）：88-89.

[ 7 ] 黃燕.精準(zhǔn)扶貧視角下省際邊界地區(qū)產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展研究：以贛州石城縣為例[J].農(nóng)村實(shí)用技術(shù)，2018（7）：43-45.

[ 8 ] 賴秀紅.石城縣白蓮產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[D].南昌：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[ 9 ] 朱青，溫冬青.基于SWOT分析的石城縣白蓮產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J].對(duì)外經(jīng)貿(mào)，2014（7）：53-55.

[10] 史婷婷，張小波，曲曉波，等.基于面向?qū)ο蠓诸惖娜藚⒎N植分布信息提取研究：以撫松縣為例[J].中國中藥雜志，2017，42（22）：4353-4357.

（收稿日期：2019-07-09 修回日期：2019-11-12）

（編輯：孫 冰）