植物資源綜述及調查方法信息化研究

張存葉

（1、山東智建慧城信息科技有限公司，山東 濟南250000 2、濟南芯苒建筑裝飾工程有限公司，山東 濟南250000 3、山東科技報社《科技經濟導刊》編輯部，山東 濟南250000）

我們生存的地球上如果沒有了植物，人類會失去食物來源、醫藥源和工業原料，大氣中的含氧量也無法滿足人類的生存需要。因此，植物是人類賴以生存的戰略物資之一。植物資源是陸地、湖泊、海洋中所有植物的總和，也特指人類在當前技術條件下可以利用的植物的總和。做好植物資源分類與調查，搞清楚一個地區有多少植物資源，哪些是可以開發利用的植物，哪些是珍稀的植物，哪些是涉危的需要保護的植物，都是科研人員一直在研究的課題。

1 植物資源的分類

地球上的植物資源類型繁多，依據的分類的標準不同，劃分的種類也有各有側重。

1.1 存在于自然界的形式

根據植物在地球上存在方式的不同，植物資源被劃分為植被資源（Vegetation resources）、物種資源（Social resource）、種質資源（Germplasm resources）。

1.2 在植物界的系統位置

依據植物在植物界這一大系統中所處位置的不同，從高等到低等，將植物資源劃分為種子植物（Spermatophyte）、蕨類（Fern）、真菌（Fungus）、地衣（Lichen）、藻類（Algae）、微生物（microorganism）資源。

1.3 利用狀況

根據植物資源被人類利用的現狀，可以將其分為：栽培植物資源（cultivated medicinal plant resources）與野生植物資源（wild plant resource）。

1.4 吳征鎰（1983）的植物資源分類系統

被中外同行尊稱為中國植物“活詞典”的中國科學院資深院士吳征鎰，是世界最杰出的植物學家之一。他潛心研究植物分類幾十年，對植物，尤其在對位處東亞地區的植物的分類與進化方面的認識不斷深入做出了卓越貢獻。基于編纂的《中國植物志》（注：英文版為《Flora of China》），以及對有關人類生態和植物資源全球戰略的巨大貢獻，早在1999年，吳征鎰就贏得了年度“考斯莫斯”國際獎。《中國植物志》成為我國植物學研究步入國際植物學界前沿的里程碑。按照吳征鎰對植物資源的科學分類，當前，世界上的植物資源可以分為食用植物資源（edible plant resources）、藥用植物資源（resources of medicinal plants）、工業用植物資源（plant resources for industry）、防護和改造環境的植物資源（Plant resources that protect and transform the environment）、植物種質資源（plant germplasm resources）。

2 植物資源調查概述

植物資源調查，是指為了解某一區域植物資源種類、貯量、用途以及地理分布、生態條件、利用現狀、資源消長變化及更新能力，在植物分類學、植物地理學、植物生態學以及植物資源學等植物科學基本理論的指導下，對收集上來的植物資源數據，在正確認識其自然現狀的基礎上，科學評判利用現狀和開發利用潛力，為當地制定區域植物資源的保護管理措施及開發展利用策略提供理論支撐。做好植物資源調查，現實意義重大。

通過植物資源調查，可以搞清楚區域內植物資源狀況，助力相關部門對植物資源的開發利用和保護，保障食品、醫藥、化工等工業部門能獲得穩定、持續的原材料，促進社會經濟良性發展，維護社會供需平衡。

3 植物資源調查內容

為了促進植物資源調查的標準化進程，國家林業局于2016年6 月發布了《野生植物資源調查數據庫結構》,作為中華人民共和國林業行業標準(LY/T2674-2016)，于2016 年12 月6 日正式實施，標志著我國植物資源調查步入信息化時代。根據野生植物資源調查數據庫結構內容，需要根據表格列項，提供如下內容：一是目的物種所處植物群落的概況；二是實測法和典型抽樣法的樣方記錄；三是實測法和典型抽樣法的目的物種記錄；四是未設樣地的群落記錄；五是未設樣地的目的物種記錄。

3.1 目的物種所處植物群落概況數據信息

在進行目的物種所處植物群落概況統計時，需要提供以下數據：物種中文名（Species Chinese Name）、物種地方名（Species Other Name）、物種拉丁名（Species Science Name）、林地地點信息、保護地（（Reserve）＜類型+名稱+級別+編號＞、調查期次、調查方法、是否設置樣方（圓、帶、線）、順序編號、樣方編號（Plot ID）、經緯度坐標信息、圖幅信息（比例尺+圖幅號）、主樣方（樣圓、樣線）或物種附近特征描述、主樣方（長+寬+面積)、樣圓(半徑+面積）、樣帶(長+寬+面積）、樣線長度、樣方（圓）個數、群落名稱、群落面積、海拔、坡向、坡度、坡位、郁閉度、蓋度、土壤類型、土壤pH 值、人為干擾方式、人為干擾強度、喬木優勢種（Dominate Tree）、喬木伴生種（Sub-dominate Tree）、灌木優勢種（Dominate Shrub）、灌木伴生種（Sub-dominate Shrub）、草本優勢種（Dominate Herb）、草本伴生種（Sub-Dominate Herb）、群落/生境編號（Community or Habitat NO）、群落或生境分布地段編號（Community or Habitat Site NO）、物 種 分 布 格 局（Species Distribution）、照片編號、視頻編號、知情者、調查日期、調查人。

3.2 實測法和典型抽樣法的樣方記錄數據

需要調查的數據包括物種中文名（Species Chinese Name）、樣方編號（Plot ID）、群落或生境分布地段編號（Community or Habitat Site NO）、植被層次（Vegetation Layer）、發育節律（Green Fallen）、生命周期（Plant Life）、莖稈質地（PlantStemMaterial）、副樣方（樣圓）數（Plot Quantity）、出現目的物種的副樣方（樣圓）數（Including Plot Quantity）、照片編號（Photo NO）、視頻編號（Video NO）、幼樹株數（Sapling Quantity）、幼苗株數（Seedling Quantity）、調查日期、調查人。

3.3 實測法和典型抽樣法的目的物種記錄數據

需要填充的數據包括植株序號（Plant NO）、植株編號（Plant ID）、高度（Height）、胸徑（Diameter at Breast Height）、地徑（Core Diameter）、冠幅_ 平均（Mean Crown Width）、冠幅_ 東西（West-East Crown Width）、冠幅_ 南北（North-South Crown Width）、健康狀況（Health）、經度（Longitude Degree）、緯度（Latitude Degree）。

3.4 未設樣地的群落記錄數據

需要調查及提供的數據包括物種中文名（Species Chinese Name）、群落或生境分布地段編號（Community or Habitat Site NO）、照片編號（Photo NO）、視頻編號（Video NO）、知情人、調查日期。

3.5 未設樣地的目的物種記錄數據

調查數據包括：植株序號（Plant NO）、植株編號（Plant ID）、高度（Height）、胸徑（Diameter at Breast Height）、地徑（Core Diameter）、冠幅_ 平均（Mean Crown Width）、冠幅_ 東西（West-East Crown Width）、冠幅_ 南北（North-South Crown Width）、健康狀況（Health）。

4 信息技術在植物資源調查中的應用

3S 技術，是遙感技術（RS）、全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）和這三大現代信息技術的統稱是空間技術、傳感器技術輔以計算機技術、通訊技術、衛星定位與導航技術的多學科、有機、高集成應用。

4.1 遙感系統（RS）

RS 英文全稱為Remote Sensing，是指從空中利用遙感器能根據不同物體對波譜產生不同反應的原理，探測地面物體性質，從而達到識別地面物體的目的。

4.2 全球定位系統（GPS）

GPS 英文全稱為Global Positioning System，是美國研制的，以地球質心為坐標原點，通過利用地球表層空間點實施三維定位測量，旨在為海、陸、空領域提供全天候、全球性的實時導航服務，并用于應急通訊、核爆監測以及情報收集等，如今已在民用領域得到大面積應用。

4.3 地理信息系統（GIS）

GIS 英文全稱Geographical Information System，是指由計算機硬件和軟件、空間數據庫、數據輸入輸出轉換和通訊設備等組成的計算機系統，實現采集、存儲、運算、分析、管理、顯示和描述各類空間數據及其屬性信息。

4.4 3S 技術的優勢

在3S 集成系統中，GIS 是基礎平臺，通過動態存取、集成管理、綜合處理時空數據后，進行分析決策；RS 通過對目標環境的語義或非語義信息實時、準確的提供，找出地球表面的各種變化，使GIS 數據得到及時更新；GPS 則實時、快速地提供目標的定位定向信息。針對性的遙感活動通過RS 對GIS 中已儲備信息的查詢而展開；大量的地理信息由GIS 對RS 數據的后期加工而實獲得；GIS 軟件的數據格式能兼容GPS 接收機采集的數據格式，直接生成圖像，成為更新資源的大比例尺空間信息的便捷工具。

4.5 3S 技術的應用流程

利用3S 技術，在對傳統方法進行優化和完善的前提下開展植物資源的調查工作，能節約人力和財力，使普查成果的精準性、科學性和客觀性大大提高。下述以中藥材資源調查為例，對技術流程作簡要總結：

第一，對中藥材與其他植物在光譜特征和生長發育分布等方面的差異進行遙感圖像分析，獲取中藥材光譜信息或相關間接特征，實現對中藥材的識別，分布狀況的確定及面積的核定；第二，通過對GIS 技術所獲取的中藥材分布區地理信息的分析，找出特征性分布地域，然后設置調查點，利用GPS 定位；第三，將遙感圖同傳統調查的信息加以比照，確驗中藥材的分布范圍和面積，實現對中藥材長勢的動態監測；第四，對原有的GIS 系統用上述測出的數據和內容加以充實，并利用GIS 軟件綜合處理后得到資源調查的最終結果。

5 結論

傳統植物資源調查一直采用樣地調查與人為主觀估計、植物數量推算三結合的方式，先經過外業調查后，然后再通過內業對數據進行整理。調查工作量大，周期長，主觀人為因素影響大，難免不太精準和客觀。3S 技術實現了對空間信息的科學采集，并進行信息化處理、大數據分析，使空間信息的表達、傳播和管理更加高效、精準。基于這些優勢，當前3S 技術在道地藥材資源調查、自然資源調查、森林病蟲害監測等領域得到廣泛應用。