基于决策树模型的文山三七种植面积估算方法研究

通过研究基于遥感的中药材种植面积提取方法,实现中药材种植面积消长趋势的动态监测,可为中药资源保护和利用提供决策支持。该文以云南省文山州三七种植为例,以国产"高分一号"(GF-1)16 m的多光谱遥感影像为数据源,选取能够最大程度反映文山三七棚和背景地物波谱差异的时相,根据地物的波谱特征构建决策树模型实现文山三七种植面积的提取。结果表明:基于决策树模型的遥感分类方法可以有效地提取出研究区内的三七种植地块并估算出种植面积,该方法可为三七种植面积提取提供技术支撑。     

渭源县党参种植面积遥感提取方法研究

渭源县作为党参的主要种植地区,所产的党参质优量大,是中医较为推崇的中药之一,但其耕地区域地势险峻、沟壑较多,渭源县中药材产业办公室每年都耗用大量的人力、财力、物力对其面积进行估算也不能得到较为准确地种植面积信息,为了更快速简捷的提取当地党参种植信息,尝试将已经较为成熟的遥感技术应用于党参种植面积信息提取中。该文将以甘肃省渭源县为研究区域,以国产资源三号(ZY-3)所获得的多光谱遥感影像作为数据源,通过对比找出以党参的植株形态为线索与其他地物在遥感影像中的光谱特征差异,利用目视解译法来提取计算渭源县党参的种植面积。利用卫星遥感技术对党参种植面积的估算值为75 965亩(1亩≈667 m~2),与渭源县中药材产业办公室实地调查数据基本相符,精度验证后发现利用目视解译法提取的党参种植地精准度在70%以上,能够准确反映所需信息。说明卫星遥感技术可用于党参种植信息的提取,可以快速准确提供相应中药材种植面积的相关信息。     

基于纹理和光谱信息的奈曼旗防风遥感解译

中药材种植面积是制定中药材生产、扶贫等政策和确定药材贸易数量的重要依据,精确掌握中药材种植的分布、面积和产量等信息是中药种植结构调整的基础。奈曼旗现为内蒙古通辽市最大的蒙中药材种植地,及时有效地获取奈曼旗的蒙中药材种植面积对后续产业发展具有重要意义。该研究选取奈曼旗大面积种植的药用植物防风为例,以融合的2 m分辨率的资源三号(ZY-3)遥感影像作为数据源,基于地面调查的数据,选取各典型地物的样本数据,得出不同地物的光谱特征曲线,获取防风光谱信息;采用基于概率统计的滤波纹理分析方法,选取5种不同纹理滤波下的纹理图像显示结果进行比较分析,最终确定基于信息熵的防风纹理特征。应用遥感影像的纹理和光谱信息提取解译奈曼旗防风的分布范围及种植面积。结果表明:防风主要分布在奈曼旗的东北地区和中南部地区,种植面积达5 336亩(1亩≈667 m~2)。野外实地验证数据与遥感解译结果吻合程度很高,差异性较小。说明采用光谱信息和纹理信息结合的方法可以实现防风的判别,解译结果可为县域制定中药材产业扶贫行动和农业产区经济发展规划提供参考。     

基于遥感与GIS技术的中藏药波棱瓜种植面积估算——以泸定县冷碛镇、兴隆镇为例

中药多种植在气候环境条件适宜的山区,山区地势复杂,种植地块分散,很难获得准确的种植面积。因此加强对复杂环境下中药种植面积监测方面的研究对于中药材种植的规模化、产业化有着至关重要的意义。该文以泸定县藏药波棱瓜种植为例,利用遥感与GIS技术,以TM,ETM影像为遥感信息源,结合地面样方调查的GPS数据,在GIS平台上进行数据分析和研究,提取出泸定县藏药波棱瓜的种植面积。结果表明：①所采用的中藏药波棱瓜种植面积估算方法、技术可行,能够在复杂的山区环境下,进行种植面积的遥感监测;②利用该方法估算出泸定县中藏药波棱瓜的种植面积是57.15 hm²,与当地统计结果相比较,误差在5%以内;③鉴于遥感数据在获取、预处理以及解译过程中存在一定的误差,遥感数据的分类结果直接作用于作物类别的提取,因此分类精度很大程度上影响着面积提取的精度,估算结果存在着一定的误差。     

基于多源多时相遥感影像的宁国前胡种植面积提取研究

中药多种植在自然环境条件适宜而地形复杂的山区,种植地块分布零散,传统调查方法很难获得准确的种植面积。通过研究基于遥感的中药材种植面积提取方法,为中药资源保护和利用提供决策支持有着至关重要的意义。该文以安徽省宁国市前胡种植为例,分别以30 m分辨率的Landsat-8和16 m分辨率的国产"高分一号"(GF-1)多光谱遥感影像为数据源,首先利用前胡在不同时相的影像光谱特征变化来提取宁国市耕地中的前胡种植区域,其次利用与前胡套种的山核桃幼林的纹理和光谱特征来提取宁国市林地中的前胡种植区域。结果表明:利用30 m和16 m空间分辨率影像提取的前胡种植面积分别为25 635.43,24 585.43亩(1亩≈667 m2)。与统计数据相比,16 m分辨率影像提取的结果精度较高。     

无人机遥感在裸花紫珠监测中的应用研究

传统依靠人工地面实测进行中药材种植面积统计的方法费时、费力,并且所取得的数据受人工影响大,精确度不稳定,难以满足中药材种植面积快速且准确调查的需求。为此该文以海南省白沙黎族自治县细水乡裸花紫珠主产区为研究区,采用具备无人、自动、高效、高分、生产周期短等优势的无人机遥感系统对裸花紫珠种植面积和种植区域等信息进行监测,设计了无人机航摄流程、影像数据获取及数据处理的一整套解决方案,经数据处理和统计分析得出研究区裸花紫珠地块分布位置及面积等详尽信息,然后与裸花紫珠实测结果进行精度对比分析。结果显示:细水乡罗帅一村、罗帅二村、白水港村、坡生村、合口村、福门村等主产区裸花紫珠种植区域面积约为1 739. 87亩,种植地块主要分布在距离居民区较近的区域,表明无人机遥感系统可实现对裸花紫珠种植信息的快速有效地监测,对其他中药材的种植面积、种植区域等信息监管具有重要借鉴意义,在中药材种植监测中应用前景良好。     

基于多时相遥感影像宁陕县中药白及种植区域提取及面积测算研究

中药多种植在自然条件适宜的山区中,其种植区域地形复杂,种植地块多呈不规则碎片状,采用传统调查方法难以准确计算种植面积。结合遥感与GIS技术的中药材种植区域提取方法,对于合理开发和利用中药资源具有重要意义。该文以陕西省宁陕县白及种植为例,研究县域内中药材种植区域的提取方法。以高分辨率的国产资源三号(ZY-3)及高分一号(GF-1)多光谱多时相遥感影像为数据源,通过实地采样,收集得到白及、耕地、林地、水体、人工表面、高山草甸等样本,对不同时间白及种植区域以及耕地、蔬菜棚等其他易混淆地物在遥感图像中的光谱特征、纹理特征、形状特征进行分析,排除易混淆地物干扰,建立解译标志,采用目视解译的方法,实现了白及种植区域的提取,结合GIS技术计算得出白及种植面积。结果显示,采用目视解译的方法,利用高分辨率的国产资源三号和高分一号多光谱多时相遥感影像数据提取的白及种植面积为403. 05亩,可有效提取出研究区白及的种植区域。     

基于遥感影像的凤丹种植面积提取方法研究

牡丹皮为著名的大宗药材。安徽铜陵所产的道地药材凤丹皮来源于芍药科植物凤丹Paeonia ostii的干燥根皮。凤丹相继引种至山东菏泽及安徽亳州。砀山县为安徽省最北端,与山东省毗邻,从山东菏泽引种凤丹并推广种植。当前对黄淮海平原凤丹种植面积缺少科学调查。利用国产卫星资源三号(ZY-3)影像,选取砀山县凤丹种植集中区为研究区,对凤丹进行遥感识别方法研究。该研究结合凤丹的生物学特性,在地面调查的基础上,采用最大似然法对凤丹种植区域进行遥感识别。结果得出,利用遥感影像分类提取凤丹种植面积,其总体分类精度为97. 81%,Kappa系数为0. 96,分类精度较高,能够达到生产和用户要求。研究结果表明,基于最大似然法遥感影像分类方法来估算砀山县凤丹种植面积方法具有可行性,为砀山县中药资源保护与合理利用、中药产业发展政策以及长远发展规划提供科学依据,为砀山县中药材产业扶贫给予技术支持,也为应用遥感技术开展砀山县及黄淮海平原凤丹种植面积调查提供了科学借鉴。     

基于面向对象分类法的陕西佳县大枣种植面积提取研究

以高分一号(GF-1)卫星遥感影像为数据源,采用面向对象分类法提取了陕西佳县2018年大枣种植面积及其分布信息。研究结果表明:基于规则集的面向对象分类法可以有效地提取出研究区内的大枣种植地块并估算出种植面积。整个佳县枣树种植面积约为5. 34×10~4hm~2,测量面积一致性精度高达97. 27%。该研究方法可为同类型药材的面积提取提供技术参考,而研究结果则可为大枣资源的保护和利用提供决策支持。     

基于ZY-3号卫星数据的白芍种植信息遥感提取

为全面监测砀山县近年来引种白芍引起的白芍种植面积变化,开展白芍遥感识别方法研究可为砀山县白芍种植面积调查提供借鉴。该文基于遥感技术,以资源三号(ZY-3)遥感影像为数据源,分别运用最小距离法、最大似然法、平行六面体法、马氏距离法对2018年砀山县研究区域白芍进行遥感识别,对结果进行比较分析。结果表明,4种监督分类方法所得的结果中最大似然方法要明显优于其他3种方法,此方法对于砀山县白芍种植区域提取是实际可行的,该方法为我国白芍种植区域的遥感监测提供借鉴。     

基于多源卫星遥感影像的水生药材芡实遥 感监测方法研究

目的：利用多源卫星遥感数据对水生药材芡实监测进行探索性研究,为应用多源卫星遥感影像监 测水生植物类药材的分布和动态变化提供技术支撑。方法：本文选择高邮湖为研究区域,以水生药材芡实为研 究对象,利用ASD便携式光谱仪和研究区域的Pléiades和高分一号遥感影像,对芡实生长区域内相关植物的光 谱特征进行分析,获取物种间区分性好的光谱范围,通过构建决策树算法模型,对遥感影像上芡实信息进行提 取,获取监测结果。结果：通过验证发现监测综合分类精度达到83%。结论：研究结果表明,利用多源遥感卫星 遥感影像和GIS空间分析技术,能够比较准确反映水生药用植物芡实的面积及分布。     

基于面向对象分类的人参种植分布信息提取研究——以抚松县为例

由于人参栽培存在特殊性,栽培过人参的土壤肥力严重耗损,使得栽培过人参的土地不能在短期内被重复使用,导致可用于栽培人参的土地面积随着人参栽培时间的增长变得越来越少。因此为了能有效管理人参种植,实现人参用地的可持续利用,很有必要获取准确的人参种植空间分布信息。该文以吉林省抚松县为研究区域,以资源三号(ZY-3)卫星数据为数据源,探讨基于规则集的面向对象方法的人参种植区提取方法。通过对研究区预处理过的ZY-3遥感影像进行多尺度分割,在多尺度分割结果的基础上,确定提取人参种植地块的最优分割尺度;然后针对不同地物类型选取样本对象生成光谱曲线,分析人参地块与其他地物类型的不同点,并基于光谱分析结果构建规则集以实现人参种植地块的提取。结果表明,基于规则集的面向对象分类方法能够有效地提取出研究区内的人参种植地块,与传统基于像元的分类方法相比,解决了提取结果较为破碎的问题。     

高分辨率影像在野生药用植物宏观监测中的应用评价——以罗布麻为例

以阿勒泰阿拉哈克乡野生罗布麻自然保护区为研究对象,采用中低分辨率的国产卫星资源三号影像和高分辨率影像Worldview-2分别对罗布麻进行遥感识别提取,为分析比较哪种数据源更适合生长状况较复杂的野生药用植被遥感识别,该文对2种数据源采用了同种分类体系,在传统分类方法中加入PCA（第一主分量）和纹理特征作为辅助数据来提高分类精度。结果表明：对于生长状况较复杂的野生药用植物罗布麻,高分辨率影像Worldview-2更适合对其进行遥感识别,而国产中低分辨率卫星资源三号只适合识别分布密集的罗布麻,对于零星分布的罗布麻基本不能识别。因此评价数据源的性能要针对具体工作区目标物分布状况及其监测的侧重面具体分析。如果研究区内目标物分布较密集且规模较大,既人工种植型,或生长单一的药用植物,采用资源三号或中低分辨率的遥感数据便可很好的识别目标物,没必要购买高分辨率的数据,以免造成资源浪费;对于分布零散且伴生有其他野生植被的目标物,认为采用高分辨率卫星影像数据才能很好地识别目标物。     

无人机低空遥感技术在中药资源领域的应用探讨

近年来,无人机技术保持着高速发展态势。鉴于无人机具有分辨率高、灵活性好以及成本低的优势,已被广泛应用于农业、林业、环境以及灾害监测等方面。如今,无人机技术在资源调查领域也得到了广泛应用。中药资源是我国自然资源的重要组成部分,具有分布广泛而又碎片化的特点,人工调查方法和卫星遥感调查方法都受到一定限制。无人机低空遥感技术的引入,有助于解决中药资源调查中面临的问题。本研究阐述了无人机低空遥感技术在中药资源领域的应用前景与重要意义,为无人机低空遥感技术在中药资源调查领域的研究重点与方向提供参考。     

濒危野生新疆阿魏低空遥感资源调查

目的：作为新疆特有的濒危药用植物,新疆阿魏的资源分布区域和数量对其保护和资源的可持续利用具有重要意义。方法：本文采用低空遥感和地面样方调查,对新疆阿魏地理空间分布和数量进行调查研究。结果：低空遥感调查结果首次清晰确定新疆阿魏的地理分布区域,将已知的“阿魏滩”扩大到附近5个山头,覆盖范围约0.88 km2,建议扩大围栏保护面积。同时,低空遥感影像分析出的分布区域内黄叶新疆阿魏（直径在0.3 m 以上）数目大约为3 191株。而地面样方调查得到直径在0.3 m以上的黄叶阿魏数目为2 752株,两者之间误差为14%。并确定了新疆阿魏低空遥感监测的时相和监测范围。结论：低空遥感技术具有快速获取新疆阿魏分布现状的优势,可有效评价新疆阿魏资源动态变化。     

道地药材遥感监测步入应用时代

正国家发展改革委"高分辨率卫星支持下的道地药材栽培信息服务应用示范项目"验收会,4月8日在京召开。该项目首次使用高分辨率遥感田间信息监测中药材生长,建立了精确到地块级别的"天空地"一体化遥感反演栽培信息技术,提供了技术和信息支撑,提出了基于综合遥感技术的中药种植业务新模式,推动中药种植科学化和技术化。该项目是响应党中央、国务院关于加强技术创新、发展高科技、实现产业化的总体部署,由国家发展改革委设立的"2013年卫星及应用产业发展专项"支持,中国中医科学院中药资源     

基于遥感技术进行渭源县当归种植分布信息提取研究

由于在当归种植过程中需要大量营养并且为了预防病虫害的发生,同时为了防止当归的种植面积的逐年减少和药材市场当归的供需平衡,当归种植地采用轮作模式。为了能够对当归种植面积进行有效的宏观调控,获得准确地理分布信息。该文以甘肃省渭源县为研究范围,以高分一号(GF-1)卫星数据作为数据源,应用遥感技术再结合实地调查结果,探索目视解译法对当归种植面积提取的有效方法。根据不同地物类型选取样本生成光谱图。分析得到当归与其他地物的不同特征并在遥感影像中加以区分,从而在遥感影像中对当归种植地块进行提取并且进行精度验证。结果显示,目视解译方法精度验证值为95. 85%,确定了目视解译的方法能有效地提取出研究范围内的当归种植地块,实现了当归空间分布信息的全面掌握。     

基于资源三号数据的多花黄精大田种植区域提取方法比较

黄精为著名的药食同源的大宗药材。安徽省金寨县逐渐开展了黄精的大面积种植,在扩大药用资源量的同时推进了当地精准扶贫的开展。金寨县地处大别山区,是安徽省最大的山区县,地势起伏大且黄精种植分散,传统的中药资源调查不但效率低且准确率不高。该文以金寨县黄精大田种植集中区为研究区域,基于遥感技术,以资源三号(ZY-3)遥感影像为数据源,选取合适足够的训练样本,运用平行六面体、最小距离、马氏距离、最大似然、神经网络、支持向量机等6种监督分类方法分别对金寨县黄精种植区域进行提取。为确定分类结果的精度和可靠性,通过混淆矩阵的方法来对6种监督分类结果进行精度评价,对比分析6种监督分类方法对提取黄精大田种植区域的优缺点。结果表明,在6种监督分类方法中,支持向量机法在总体分类精度、制图精度和用户精度方面都较高,说明在适当的物候期,选取合适的影像时相,支持向量机法比其他方法更有优势提取大田种植的黄精种植信息,为黄精大田种植区域的快速提取提供方法依据。     

基于PCA和纹理特征的红花种植面积遥感估算

以提高药用植物红花种植面积估算精度为目标,选取种植面积较集中的塔城地区裕民县农业区作为研究区,对研究区资源3号卫星影像进行主成分分析(PCA)分析,然后对其第一主分量进行适宜的纹理特征提取来提高分类精度,并对比分析了基于单纯光谱特征方法和基于PCA和纹理特征的分类方法在估算红花种植面积中的精度。研究结果表明:基于PCA和纹理特征的分类方法分类精度达到了87.519 1%,Kappa系数达到了0.810 1,比单纯基于光谱特征的分类方法分类精度提高了4.835 5%,Kappa系数提高了0.080 7。因此本文采取的基于PCA和纹理特征的分类方法提取资源三号卫星影像中的种植红花并估算其种植面积,进而作为药用植物红花蕴藏量调查的技术方案具有可行性。     

图像识别技术在全国中药资源普查中的应用

随着计算机和图像处理技术的发展应用,图像识别技术已经应用于全国中药资源普查工作的各个阶段。其中,(1)在前期准备工作中,为建立统一的中药资源名录库,基于纸质文献资料采用文字识别技术,辅助进行与中药资源相关各类名录的数字化;为确定每个普查队外业调查的代表区域和样地,基于卫星遥感图像和植被图等基础数据,采用遥感图像分类等技术方法,辅助确定重点调查区域。(2)在外业调查过程中,为相对准确地获取中药材种植面积,基于遥感图像采用决策树模型、光谱特征、面向对象等方法,辅助进行中药材种植区域识别和面积估算。(3)在内业整理过程中,为相对准确的确定区域内中药资源种类,基于植物个体照片、标本照片和名称等采用图像识技术,辅助进行中药资源种类的统计汇总。(4)在成果转化应用中,基于药用资源个体和药材样品照片,开发中药资源种类识别APP和道地药材3D展示系统,辅助进行中药资源种类识别和药材鉴别特征展示。在中药资源普查工作中引入图像识别技术,辅助普查人员开展相关工作,不但能降低人工的工作量、提高工作效率,而且提高了普查成果的信息化水平和共享应用能力。随着中药资源普查工作的不断深入,图像识别技术方法在相关工作中还将发挥其特有的作用。