“数字药匣”的理论构建与应用——以数字北京道地药材资源为例.pdf

“数字药匣”的理论构建与应用
以数字北京道地药材资源为例
王静爱2高路孟繁蕴34张文生陈静2
(1.北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875;
2.北京师范大学区域地理研究实验室,北京100875
3.中药资源保护与利用北京市重点实验室,北京100875
4.北京师范大学资源学院资源药物与中药资源研究所,北京100875)
1引言
在倡导“地球与人类双健康”可持续发展模式"的今天,回归自然逐渐成为了一种生活趋势。
中药材作为中医药的基础,除了传统的治病救人、保障人类健康之外也是一种重要的自然种质资源,
其可持续利用和发展对人类健康与地球健康的耦合具有重要意义。中国地域辽阔,天然药用资源丰
富,自1983年起,国家组织全国的中药研究力量对全国的中药资源进行普査查明,我国现有的药物
资源种类达12807种,其中药用植物11416种,药用动物1581种叫,作为中药资源的精华,道
地药材以其名优品正而著称,但是近年来由于各种原因使我国中药资源遭受了极大的破坏,资源状
况不断恶化。保护中药材资源,尤其是保护道地药材成为了保持中国传统文化和医学精髓的重要任
务。传统的中药资源调査与开发受到了各种因素的制约和限制。随着以遥感(RS)、全球定位系统(GPS)
和地理信息系统(GIS)三者集成为代表的“3S”空间数字地球技术的发展,中药资源研究迎来了新的
发展机遇。数字地球技术与地学、生态学、农学、植物生理学等相结合,可以实现在农业生产全过
程中对农作物、土地、土壤从宏观到微观的实时监测,对中药资源及道地药材的区划和空间上的适
宣性分区研究有着巨大的帮助。
目前国内也有了一些相关研究,如运用遥感技术以人参为栽培种代表,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査的技术路线和方法。并通过抽样调査对研究区人参进
行了面积测算和估产间:应用GIS对道地药材浙贝母产地进行适宜性分析,得到浙贝母种植适宜区?
利用GIS对苍术道地药材气候生态特征进行了研究们。利用GIS软件和小网格推算法,进行了皖东
地区中药材资源的调査、评价与区划。利用现代GIS技术与地学图谱叠加相结合的方法,以云南
楚雄州为研究区域,进行了彝药资源的生境恢复研究案例明。
本文拟融合现代数字地球技术和传统中医药铺格局构建“数字药匣”理论,并结合GIS与传统
地学图谱技术,以数字北京道地药材资源为案例,探讨了该地区多种道地药材的生境和生产适宜性,
以期为实现道地药材空间数据存储、管理、分析、显示和提取道地药材原产地生境特征,以及建立
道地药材原产地生境标识提供依据
基金项目:新医药学科群重点支持项目资助(XK100270569
作者简介:王静爱(1955-),女,河北定州人,教授,主要从事自然资源与区域地理研究
联系方式:sqg@bnu.edu.cn
通讯作者:孟繁蕴,主要从事中药资源研究
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2“数字药匣”理论构建与应用
2.1“数字药匣”的概念及来源
药匣来源于传统的中药铺,一个ー个放着药材的小抽屉整齐的树立在中医堂的中央(图1)
形成了一个规则的格局。
图1传统中药铺
“道地药匣”就是将传统的中药药匣平铺到道地产区上和祖国大地上,规则的药匣就将整个祖
国版图划分成若干的规则小区,这个小区就是地图意义上的空间药匣,通过数字地球技术,将道地
药材的各个属性通过数字镶嵌安放到对应的小区中,如此一来就形成了“数字药匣”,每个“数字
药匣”中就包含了药材名、海拔、气温等各种自然生境因子,实现了传统药匣向“数字药匣”的转
变。“数字药匣”具有査询自然条件、空间叠加分析等等功能,方便了中药资源的管理,同时实现
了道地药材生境因子的可视化。“数字药匣”的提出是生物一地学一化学一医药学多学科交叉滲透
的共同结果。
2.2“数字药匣”的提取
传统中药铺的药匣平放到大地上就成为一个ー个数字网格。网格的大小如同中药铺的药匣的尺
寸,尺寸不一样能够承载的药的分量就不同,网格尺度的不同同样决定了它所承载的地理信息的多
少。采用不同的网格尺度划分区域,最后得到的精度也不一样。因此,选取适当的空间单元即数字
药匣的大小是实现道地药材生境适宜性评价和区划的关键。为了较准确地进行定量区划,“数字道地
药匣”大小的选取要考虑到如下几个因素:一是地形,不同沟谷间的适宜性差异可能很大,网格范
围太大就削弱了这种差异性,影响评价精度:二是底层数据的精度,小比例的土壤、植被和高程信
息不能支檬大比例尺度的区域,不能够体现区域间的自然因子差异;三是研究区的面积和网格数量,
研究区面积大,网格尺度小则网格的数量就会多,导致计算量大,增加了工作量且超出普通硬件设
备的承受力,不利于推广。以北京市为例,制作“北京道地药材数字药匣”,选择的网格单元大小为
500m×500m,共计65721个网格,每个网格有对应的D编号(图2)。
北東区县:云
Grid500: W105
objects in
AREA2,230.826,240.000
PERIMETER: 13.500
NAME:云
NUM:57.52
NUMI:33,748
MNI:17.619
NUM2:17.552
MAN2:8.179
WEN2:9,373
(1u
北桌区县
图2北京市500mx500m网格
3“数字药匣”的数字镶嵌
自然属性与网格的匹配是实现自然因子网格化的关键环节和核心步骤,简而言之是将不规则单
元的自然因子属性匹配到规则的500m网格中。其主要步骤分为:准备自然因子数字化地图和网格
图层;将自然因子数字化地图与网格图层进行叠加,生成新的图层,新图层中含有了两个叠加图层
的所有属性信息。对于新图层而言,存在两种状况:一是网格的属性有一个数字化地图的属性决定,
如图所示(图3)图中9个完整的网格中,只有带*”号网格单元数值是由一个数字化专题图的属性
决定;二是一个网格被多个边界分割,形成多个破碎单元(图4)。
图3图层叠加后的情景之