鄧湘林 謝佑明 劉崇玉 施明毅 白宇

摘要：中藥溯源系統(tǒng)的建立就是為了實現(xiàn)中藥材在種植、生產(chǎn)、銷售、使用等環(huán)節(jié)的信息公開性，從而實現(xiàn)來源可查、去向可追、責任可究、風險可控及強化中藥材全過程質(zhì)量管理與風險控制?；跓o人機航測技術的中藥種植溯源基地的建設，有望從根源實現(xiàn)中藥材的生長可視化，從而保證中藥材質(zhì)量和安全。本文從中藥種植溯源系統(tǒng)構建的意義和現(xiàn)狀出發(fā)，闡述其顯著的要點，并切合無人機航測技術的運用借鑒，綜合考慮藥材生長環(huán)境和各中藥種植溯源基地存在種植點廣、中藥材環(huán)境分布復雜等問題，對無人機航測技術的運用進行可行性分析，探討其在中藥溯源基地中的運用前景和展望。

關鍵詞：無人機航測技術;中藥種植溯源系統(tǒng);中藥溯源技術

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻標識碼： A

文章編號：1009-3044（2020）28-0011-04

Abstract： The establishment of the traceability system of traditional Chinese medicine is to realize the information openness in the aspects of planting， production， sales and use of traditional Chinese medicine， so as to realize the source can be traced， the destination can be traced， the responsibility can be investigated， the risk can be controlled and the quality management and risk control of the whole process of traditional Chinese medicine can be strengthened. The construction of the tracing base of traditional Chinese medicine cultivation based on uav aerial survey technology is expected to realize the visualization of the growth of traditional Chinese medicine from the root， so as to ensure the quality and safety of traditional Chinese medicine.

This article from the meaning of Chinese traditional medicine planting traceability system builds and the present situation， elaborated the significant points， and suit the use of uav aerial technology for reference， considering the growth environment and the traditional Chinese medicine and plant roots base exists some traditional Chinese medicine complex environment distribution and so on， the use of the technology of uav aerial feasibility analysis， explore the traditional Chinese medicine in Chinese medicine source base and prospects of the application.

Keywords： Uav aerial survey technology;Traditional Chinese medicine cultivation tracing system; Chinese medicine tracing technology

我國中藥安全問題已經(jīng)是一項重要的民生問題，但目前市場上仍存在賣假藥等不規(guī)范的現(xiàn)象。可見，源頭上建立和完善中藥種植標準和規(guī)范已勢在必行?！吨嗅t(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要（2016-2030年）》要求建立中藥材生產(chǎn)流通全過程質(zhì)量管理和質(zhì)量追溯體系[1]。中藥溯源體系就是通過對中藥材種植、采收、加工炮制、流通、使用等環(huán)節(jié)的關鍵信息進行收集和處理，從而實現(xiàn)中藥材的“從來源到去處”全過程的透明和監(jiān)管[2]。目前，就中藥溯源體系的建立，我國已經(jīng)取得一定的進展，但是在各個環(huán)節(jié)仍然存在不足之處。當前對中藥種植基地的源頭信息采集大部分依靠人工，存在效率低、誤差高等情況。筆者在各種文獻中了解到無人機航測技術存在數(shù)據(jù)準確、低成本、易操作等特點，適用于基地地形的測量。本文分析了我國現(xiàn)在中藥種植溯源系統(tǒng)的構建現(xiàn)狀，通過對比無人機航測技術的特點以及在其他領域的應用，將無人機航測技術在中藥種植溯源中的應用進行分析，進行科學的分析與總結(jié)，提出合理的參考性意見。

1中藥種植溯源系統(tǒng)簡介

1.1 中藥種植溯源系統(tǒng)相關研究現(xiàn)狀

中藥的質(zhì)量安全關系著國民的生命安全乃至整個醫(yī)藥行業(yè)的良性發(fā)展。影響中藥材質(zhì)量的環(huán)節(jié)很多，包括從中藥的產(chǎn)地環(huán)境、栽培種植、采收加工，到最后的應用環(huán)節(jié)[3]。而中藥種植溯源系統(tǒng)就是中藥質(zhì)量追溯體系中重要的組成部分，通過借助現(xiàn)代信息技術，對中藥種植過程中的關鍵信息進行處理記錄，可實現(xiàn)中藥種植全流程的信息可查。

1.2 中藥種植溯源系統(tǒng)中的主要技術

中藥種植溯源系統(tǒng)要處理的產(chǎn)業(yè)鏈存在復雜冗長的特點，且采集的信息繁多，需要借助信息智能化的管理，筆者簡要介紹目前中藥材種植溯源系統(tǒng)主要運用的三大技術：

1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術

將RFID、無線數(shù)據(jù)通信、傳感器等技術構造的物聯(lián)網(wǎng)技術運用在中藥溯源系統(tǒng)中，將藥材的種植、生產(chǎn)、銷售、使用等環(huán)節(jié)的相關關鍵數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，從而保證各個環(huán)節(jié)的情況透明[4-5]。

1.2.2區(qū)塊鏈技術

利用區(qū)塊鏈技術，將各環(huán)節(jié)中藥材的信息錄入到系統(tǒng)中，在信息記錄、傳輸?shù)倪^程中公開透明、不可篡改，以匿名的形式按照時間分布存儲于分布式賬本中[6]。各環(huán)節(jié)人員可以利用網(wǎng)絡查詢這些信息，從而實現(xiàn)中藥材生產(chǎn)種植、消費流通全過程數(shù)據(jù)的高安全性和高可靠性[7-8]。

1.2.3 NB - IOT物聯(lián)網(wǎng)技術

將NB - IOT技術引入中藥溯源系統(tǒng)中，為數(shù)據(jù)提供傳輸通道，分析采集種植基地環(huán)境、生長數(shù)據(jù)，并合理的管理數(shù)據(jù)，提高溯源系統(tǒng)的質(zhì)量[9]。

1.3中藥種植溯源系統(tǒng)目前存在的問題

我國的中藥材分布廣泛，種植基地大都分布在不同的地理環(huán)境中，現(xiàn)有中藥材生長環(huán)境復雜、生長過程采集、更新都存在巨大問題。中藥材的生長情況各異，在種植過程中如果完全采用人工收集信息，存在信息量大、誤差大等影響因素，且人為因素容易影響中藥材的生長環(huán)境，造成中藥材的產(chǎn)出少和品質(zhì)低等問題，同時加大了中藥材種植溯源環(huán)節(jié)“來源可追”的難度。

2目前基地地形測量系統(tǒng)

2.1基地地形測量系統(tǒng)的主要技術

目前，基地地形測量系統(tǒng)主要運用是“3S”技術?！?S”技術是GPS衛(wèi)星導航定位技術、 GIS地理信息系統(tǒng)、RS遙感技術的統(tǒng)稱，是對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的常用現(xiàn)代信息技術。

2.1.1 GPS衛(wèi)星導航定位技術

將GPS技術應用于基地地形測量系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對測量數(shù)據(jù)進行實時記錄和精確定位地形[10]。

2.1.2 GIS地理信息系統(tǒng)

在開展基地地形測繪工作時，借助GIS技通過對地形測量中得到的地圖、攝影等各方面的資料進行整合，并利用不同顏色將地形中各類事物在平臺直觀圖中標注出來，從而呈現(xiàn)出完整的數(shù)字地圖[11-12]。

2.1.3 RS遙感技術

RS遙感技術運用衛(wèi)星圖像對地形的動態(tài)發(fā)展進行實時監(jiān)控，可以根據(jù)相關地形測繪測量的需要提取出相應的地形動態(tài)地圖[10]。利用波譜更加有效地完成地面識別，通過進一步鑒別物質(zhì)屬性，同時結(jié)合定位技術，可以更加準確地對物體進行定位[13]。從而達到高效率的測量工作。

2.2 “3S”技術在中藥基地測量的應用

早在20世紀90年代，“3S”技術就被提出運用于自然災害區(qū)劃應用中。隨后，“3S”技術被拓展運用到了中藥材資源調(diào)查、中藥基地測量中。隨著地學、土壤學、生態(tài)學、植物生理學等知識與“3S”技術的結(jié)合，實現(xiàn)了對中藥材生長全過程的實時監(jiān)控，包括對土壤水分、養(yǎng)分的監(jiān)控、病蟲監(jiān)測等[14];可以對中藥基地中藥材長勢產(chǎn)量進行估測;對于生長特定的中藥植物，利用圖像的空間信息、光譜信息以及地形數(shù)據(jù)對植被進行分類，實現(xiàn)對其信息的提取和分類[15]。

2.3 “3S”技術在中藥基地測量中的不足

雖然“3S”技術具有快速、方便、高成像性等特點，解決了人工誤差和耗時性的問題。但是中藥基地中藥用植物的種植存在著種類多、分布繁雜、種植過密、種植園過小等特點，而使用“3S”技術受限于云層、障礙物、氣候，遙感技術使用多遙感衛(wèi)星且數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一且易出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余[16]，操作較難的特點，效果往往不理想。

3無人機航測技術簡介

3.1無人機航測技術原理

利用無人機的飛行特點，在空中完成拍攝任務，再把拍攝到的圖像信息用軟件在電腦里拼接成拍攝的整個區(qū)域，最后利用測量儀器把地面的參考點坐標進行精準定位，實現(xiàn)計算機中的測繪圖像與真實參考點的坐標精度統(tǒng)一;同時，獲得的高分辨率影像可以作為拍攝物體的信息識別源。

3.2無人機航測技術優(yōu)缺點

3.2.1無人機航測技術的優(yōu)點

（1）圖像數(shù)據(jù)分辨率較高、數(shù)據(jù)更準確

無人機航測過程中所獲得的圖像數(shù)據(jù)分辨率具有較高的分辨率，通常條件下可以達到0.2米到0.5米[17]。與“3S”技術相比，無人機航測技術可以彌補3S技術受大氣層的影響，且所獲得的數(shù)據(jù)不受數(shù)據(jù)庫不標準的影響，較低或消除了因遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫不標準而產(chǎn)生的誤差。

（2）低成本、易操作、高時效性

“3S”技術需要大量的物力資源，對于硬件要求和技術人員過高;利用衛(wèi)星測量精準度較差且耗時多。而無人機不需要繁雜的人工操作，隨時都可以進行拍攝，且投入成本低，短期就可以提供成品，所以可以靈活便捷地運用在復雜地形中。

3.2.2無人機航測技術的缺點

（1）易受到天氣影響

在無人機的航測過程中，如果天氣不佳，碰到風雪、大風和大霧等天氣，會導致無人機無法順利飛行，從而導致航測圖像產(chǎn)生大幅度扭曲的情況，從而極大地降低圖像的精準度，甚至會影響航測任務的展開[18]。

（2）防護措施不足

當無人機被應用到環(huán)境條件惡劣的地區(qū)時，如果遭遇突然變故，便會導致無人機和數(shù)據(jù)的同時丟失[19]。

3.3無人機航測技術的應用現(xiàn)狀

目前無人機航測技術被廣泛地運用于各項工程測繪項目、選線設計、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)林、城市地圖繪制、電子地圖應用等[19]。

3.3.1無人機航測技術在農(nóng)業(yè)的運用

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，無人機航測可以用于解決農(nóng)田地塊級別面積的測量，有利于計算農(nóng)作物的播種量，相比于人工實地勘查，無人機航測不僅可以減少人為因素干擾，避免破壞農(nóng)田，還能提升勘查的工作效率、數(shù)據(jù)質(zhì)量，從而提高農(nóng)田的產(chǎn)量[20]。在農(nóng)作物生長后期，運用無人機航測技術統(tǒng)計地區(qū)作物的種植結(jié)構、作物長勢等信息，為大范圍農(nóng)作物種植及長勢、產(chǎn)量等信息的計算提供依據(jù)[21]。

3.3.2無人機航測技術在中藥領域的運用

利用無人機航測技術，對中藥材的種類、分布面積、品質(zhì)乃至病蟲害等數(shù)據(jù)進行采集，利于對中藥材的研究與保護。利用無人機可以探尋野生草本中藥材的分布與產(chǎn)量;實現(xiàn)對野生藥用動物的追蹤以獲得種類、數(shù)量等信息，便于對種群的研究與保護[22]。

4無人機航測技術在中藥溯源基地地形測量中的應用

4.1無人機航測技術在中藥種植溯源的應用

4.1.1 中藥種植溯源系統(tǒng)中無人機航測技術的應用可行性分析

中藥種植溯源系統(tǒng)中，核心數(shù)據(jù)源頭在于種植子系統(tǒng)的種植全流程信息模塊，用于錄入種植全流程的信息，包括種植信息模塊、田間管理信息模塊、采收信息模塊、加工信息模塊和流通信息模塊[23]。針對種植、田間管理、采收等信息的采集，我們需要實時監(jiān)控產(chǎn)地的環(huán)境，并對藥材生長的全過程進行記錄，同時監(jiān)控田間的情況，以便于知曉最佳收獲藥材的時間。引入無人機航測技術，能夠更加方便快捷地完成這些任務，即節(jié)約了人工費和時間，又保證了不會人為對中藥材生長環(huán)境的破壞。

4.1.2中藥生長地形中無人機航測技術的應用可行性分析

中藥作為中華文化中的重要組成部分，在我國擁有著悠久的歷史和豐富的文化。我國的中藥材資源十分龐大，富裕的瑰寶意味著分布于廣闊的國土各地，他們的生長環(huán)境各異，意味著有些中藥材的檢測和溯源管理存在一定的困難。生活在西藏那曲市、昌都市，青海玉樹州、果洛州，四川甘孜州、阿壩州等地的冬蟲夏草。它們的生長環(huán)境嚴峻，以西藏那曲市來說，它們生長于喜馬拉雅山脈（青藏高原）海拔3500～5000米的高山草甸和灌木林中，發(fā)現(xiàn)和采集都存在一定的困難，更何況是實現(xiàn)信息溯源。雖然目前已經(jīng)引入了“3S”技術，但無人機存在成本低、易操作、不受大氣層影響的特點，可以有效地解決“3S”技術受到大氣層影響的問題。

4.2中藥種植溯源系統(tǒng)中無人機航測技術的應用方案

利用無人機航測技術對于中藥種植溯源基地的中藥材進行位置記錄，并繪制相應的中藥種植溯源系統(tǒng)的藥材分布地圖。針對不同生長周期的藥材制定不同時間的航線設計，以保證達到各種藥材生長周期的準確記錄;在無人機航測捕獲影像后，對影像進行質(zhì)量監(jiān)測，再考慮是否需要補飛;隨后導出捕獲信息，通過圖像分割、圖像邊緣檢測、圖像特征提取、圖像分類等方面采集分析中藥材的圖像信息并進行整理，最后導入采集信息模塊。與此同時，實時監(jiān)控監(jiān)測中藥種植溯源基地的土壤、氣候條件，并及時反饋給藥農(nóng)，保證中藥材質(zhì)量和品質(zhì)。

4.3 中藥溯源基地地形測量引入無人機航測技術的優(yōu)勢

（1）無人機航測技術將提高了中藥種植溯源系統(tǒng)種植子系統(tǒng)中種植全流程信息管理模塊的信息高效性、安全性和智能性。無人機航測用于采集藥材的生長信息、用于藥材管理并采集生成信息。從而代替人工信息采集，降低誤差性。

（2）使用無人機航測技術的溯源系統(tǒng)可以有效降低成本。碩大的藥植園要給每個藥材定期進行拍攝、信息采集、信息錄入將耗費大量的人力物質(zhì)和人工費。這將加大溯源過程中的成本，在等利益情況下，能減少成本，更容易得到藥農(nóng)的接受和認可，從而推動中藥溯源系統(tǒng)的構建。

4.4 無人機航測技術應用于中藥溯源系統(tǒng)中的不足及解決方案

4.4.1無人機航測技術并沒有達到大眾普及的效果

隨著我國的發(fā)展，教育水平也在逐年提升，人民的普遍知識水平有一定的高度。但是無人機航測技術屬于近年來的新興產(chǎn)業(yè)，普遍層度還不能達到。再加上從事中藥種植的大部分為低學歷的農(nóng)民，他們對于無人機更是一無所知，從而出現(xiàn)難以推廣的問題。

4.4.2解決方案

針對普及力不夠的問題提出以下幾點解決辦法：

（1）集中對中藥溯源種植基地的藥農(nóng)進行統(tǒng)一的無人機航測技術的培訓。

（2）推薦無人機航測的公司與中藥溯源基地形成一定的商務合作，定期幫助藥農(nóng)們采集信息。

（3）相關研究單位可借鑒無人機航測技術在各項工程測繪項目、應急項目等方面的成熟發(fā)展，充分發(fā)揮無人機航測技術成本低、高時效的特點，在各中藥溯源基地進行推廣。

5展望

中藥溯源系統(tǒng)的建立旨在于實現(xiàn)中藥流通全過程的信息公開透明化，利于推進中醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展。目前，中藥溯源系統(tǒng)建立已經(jīng)取得了初步的成效，筆者所在的成都中醫(yī)藥大學中藥溯源平臺已研發(fā)至第三代中藥溯源平臺。

無人機航測技術作為近年來發(fā)展快速的信息技術，已經(jīng)被廣泛運用于各個行業(yè)上。無人機航測技術或?qū)⒊蔀榛ヂ?lián)網(wǎng)的下一熱點，廣泛地被居民運用，實現(xiàn)翻天覆地的便民服務。在無人機航測技術運用的同時，應該加快無人機航測技術于各行各業(yè)使用的法律制度的制定，打造更好的航測便利平臺，進而實現(xiàn)更大的價值。通過無人機航測技術對中藥材的種植、田間管理、采收等信息的采集，實現(xiàn)源頭溯源的關鍵部分。

目前，國內(nèi)已存在無人機航測技術引入中藥領域的應用。將無人機航測技術投入中藥溯源種植系統(tǒng)中，是對于國家中藥材CAP規(guī)范管理的一種實施。從中藥種植溯源系統(tǒng)出發(fā)，節(jié)約人力物力，降低投入資本，并提高檢測準確性、降低檢測危險。加入無人機航測技術，將更加有利于完善中藥溯源系統(tǒng)，塑造中藥行業(yè)誠信生態(tài)，實現(xiàn)中藥的生長環(huán)境、生長過程可查找、可監(jiān)控，保證中藥的質(zhì)量與安全，促進中藥行業(yè)可持續(xù)、健康、快速發(fā)展。相信未來無人機航測技術憑借著其優(yōu)勢也將為中藥行業(yè)做出貢獻。

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【通聯(lián)編輯：梁書】