战线动态
当前位置:首页 >新闻动态 >战线动态

飞翔在高原的精灵——无人机药用植物资源调查新技术探索

发布时间:2021-03-10  来源:中国医药学研究生教育信息网     浏览:257    分享:

飞翔在高原的精灵——无人机药用植物资源调查新技术探索

1.jpg

野生药用植物产量调查是中药资源可持续利用的关键环节和难点问题。目前,主要采用样方调查结合3S技术进行产量估算,该方法在全国第四次中药资源普查中广泛应用。但是,传统野外样方生物量调查费时费力且调查面积有限,并且野生药用植物资源的分布往往不均,所以现有的野生药材产量调查方法的效率、准确性及在采收生产实践中的应用性有很大的提升空间。尤其是在高原、荒漠等恶劣地区进行野外考察时,传统调查方法的劣势被进一步放大,因此高效、准确、高应用性的新型资源调查方法亟待提出。

2020年,成都中医药大学承担国家自然科学基金项目“基于机器视觉识别的野生药用植物蕴藏量评估技术研究”。暑期,在古锐教授的带领下,组成了4人调查小队,前往世界“第三极”青藏高原,利用无人机开展野生药用植物资源的拍摄调查,开展了此方面的探索。

2.jpg

无人机绘测作为近年来迅猛发展的新兴技术在地质灾害勘测、农林作物生长监测、建筑绘测等方向应用前景广泛。我们利用无人机执行资源调查任务的便利性,引入无人机进行野生药用资源的调查以提供解决目前药用植物资源调查瓶颈问题的答案。

工作流程大致分为目标区域确认、无人机正射影像拍摄任务执行、目标药用植物机器视觉识别三部分。首先在野外工作中确认目标野生药用植物的分布情况,划定调查区域后利用无人机进行野外药用植物的正射影像拍摄工作,使用软件进行覆盖调查区域的航线规划;然后执行无人机飞行拍摄任务,得到若干张覆盖了目标区域的高清正射影像;再利用机器学习对目标物种进行识别,进行植物分布情况研究、产量估算等后续操作。

3.jpg

本次调查区域遍布四川甘孜州、阿坝州、青海省、甘肃省、西藏自治区等地。共计执行二十余次无人机影像获取工作,获取目标物种照片千余张。后续采取机器学习分类手段进行遥感条件下目标野生药用植物的快速识别研究。

在西藏的考察过程中偶遇采集渣驯的团队。渣驯出自藏语,是一种常用传统藏药,被藏医广泛应用。渣驯的神奇之处在于它是产区岩层中赋存的有机质渗出后与复齿鼯鼠Trogopterus xanthotis (Milne-Edwards)或红耳鼠兔Ochotana erythrotis Buchner粪便的混合物。一般只在比较险峻的避雨悬崖下面有所发现,因此如果要采集只能到岩石峭壁上进行凿取,这个过程存在很大的危险性。以前人们是先通过望远镜对疑似渣驯渗出点进行观测后再搭建脚手架上去或者系上安全绳从悬崖下来。这次偶遇采集渣驯的团队时,就利用无人机灵活的特性,操控无人机对渣驯渗出点进行了拍摄,也是无人机参与资源调查的一次很有意义的案例。

4.jpg

5.jpg

渣驯的科研团队与渣驯的采集团队在野外相遇,这种奇妙的化学反应让人拍案,大家都是渣驯的追逐者,虽然手段与方向有所不同,但是都为渣驯更好地服务于百姓在付出自己的努力。

在四川阿坝藏族羌族自治州,我们对野生药材独一味也进行了无人机影像采集工作。

6.jpg

作为中药资源与鉴定方向的研究生,我参与到了全国第四次中药资源普查中,并在这个过程中深深地体会到了前三次全国中药资源普查的前辈们使用传统的野生药用植物资源调查时的辛苦。样地纷繁复杂的地形,再加上海拔上升给人体机能带来的挑战等因素让我们这些非专业野外生存团队备受考验,每天完成样地调查后已经精疲力竭。那时就在期待着有什么新的方法能代替人工进行野外的资源调查,能够让我们从繁重的体力劳动中解脱出来,获得更多在野外进行脑力思考的余地。很有幸等到了无人机这个被人们更多以视频拍摄神器所熟知的有力助手的加入,并发现了无人机除摄影创作之外,在资源调查方面更广阔的应用空间。

2020年是无人机进入到我们课题研究的第一年,新技术新方法的引入总是给人以强劲的动力去学习掌握新技术、领悟新方法。

利用无人机对野生药用植物资源进行拍摄调查,我们得到了许多珍贵的野生植物野外数据,帮助我们的研究更加深入,更好地服务于药用植物资源保护与开发这一目标。

图文 / 成都中医药大学2019级中药学研究生  王成辉