引 言
當前，和物在經濟新常態下，聯網互聯網和新一代信息技術已成為我國經濟發展的中的設新引擎。現階段，藥材互聯網正不斷與越來越多的種植傳統行業融合，包括中藥材行業。
隨著國家對中藥材產業監管、監測體系的要求越來越高， 中藥產業必須要有一個覆蓋全產業鏈的信息化支撐體系，做到產業鏈的可追溯。
為了實現中藥材產業鏈的全程監管，必須要建立與之相適應的信息化支撐體系，目前，商務部牽頭已在中藥材加工生產和流通環節建立了國家中藥材流通追溯體系，但產業鏈上游尚未實現可管可控。利用現代信息技術實現中藥材在上游種植環節的可管可控，采用北斗衛星定位、物聯網、云計算技術，結合基礎地理信息系統，實現對中藥材種植、生長、管護情況的監測，對于全面掌握區域中藥材種植分布情況，提高中藥材質量品質與中藥材精準種植具有重大意義，同時還能實現中藥材種植面積可控、產量可估、市場可調的目標。
1 關鍵技術
1.1 北斗衛星導航技術
北斗衛星導航是我國具有獨立自主產權的高端技術，近年來北斗技術在農業領域應用開始普及。北斗衛星導航技術在中藥材種植監測中的主要用途是測畝和管護巡查，由于中藥材的種植分布呈現不規則化和分散化，利用北斗終端可實現種植面積的精確測量、地理坐標標識。另一方面，對于某些種植區域較為偏僻的山區或無人區，現有移動通信手段無法有效覆蓋，北斗RDSS 功能可確保采集數據直接通過衛星傳輸， 降低了對地面通信系統的依賴，對于邊遠地區、地形復雜地區的關鍵數據采集非常適用。北斗終端能夠切實提升中藥材種植基地的管理水平和監測水平。
1.2 WebGIS技術
中藥材種植監測平臺基于WebGIS 技術，WebGIS 是一個交互式、分布式、動態的地理信息系統，用戶可以瀏覽空間數據并制作專題圖，進行空間檢索和空間分析，為用戶提供中藥材種植空間數據瀏覽、查詢和分析服務。
1.3 物聯網技術
在中藥材種植監測過程中用到了多種環境監測傳感器， 因此利用物聯網技術，通過傳感器采集環境數據十分必要， 主要通過小型氣象站將局部氣候環境信息上傳至平臺，實現環境數據的監測。
1.4 云計算技術
中藥材種植監測平臺采用云計算平臺架構，能夠融合接入多樣化的業務。云計算平臺根據用戶需求動態劃分或釋放不同的物理和虛擬資源，當需求增加時，通過增加可用的資源進行匹配；如果用戶不再使用這部分資源，便可釋放。云計算為客戶提供的這種能力是無限的，實現了IT 資源利用的可擴展性。此外，在系統的長期運行過程中，將會產生海量數據， 這些數據對于建立區域性中藥材大數據平臺十分重要。
2 平臺總體設計
平臺設計以云計算平臺為基礎，結合北斗衛星導航、物聯網、移動互聯網、大數據等現代信息技術，采用分層架構設計。系統邏輯架構分為采集與傳輸層、業務支撐層、數據資源管理層、綜合業務應用層以及信息安全體系和運行維護體系。
以陜西省為例，平臺在功能上能夠完成陜西省中藥材種植面積數據采集、測量、處理、傳輸、標準化、模型計算、WebGIS 數據規格化、系統構建、數據展示及應用，直觀反映了中藥材種植分布現狀，覆蓋當前陜西省 72 個中藥材種植縣及主要種植品種，規范化基地、重點發展品種則可以按照縣、市（地區）、省統計單品種植面積、進行產量預估，并對重點種類、重點規范化基地建立中藥材管護監測點。平臺總體架構如圖 1
3 系統設計與實現
系統設計分為四個子系統，分別為分布面積展示系統、中藥材種植監測系統、中藥材管護系統、中藥材估產系統。
3.1 分布面積展示系統
中藥材種植面積分布展示通過加載適當的地圖系統，包括地形圖和行政圖，完成以下功能：
(1) 建立全省中藥材種植信息庫，包括陜西省各縣中藥材種植的品種、面積、主要種植戶和合作社信息；
(2) 按照每種單品區域面積分布情況，自動生成種植面積覆蓋區域，并統計本區域面積；
(3) 以鄉、鎮為單位統計本區域內中藥材種植面積，以縣和地區為單位統計本區域內的中藥材種植面積；
(4) 以單品為統計對象，實現按照單品進行縣、地區、省內種植面積的統計。
圖 2 展現了利用數據地圖展示陜西中藥材種植面積概況， 數據地圖的優勢在于數據與地圖相結合，能夠應用地圖來分析和展示與位置相關的數據，整體展現效果更加直觀、明確， 一目了然。
3.2 中藥材種植監測系統
3.2.1 種植面積管理
對于中藥材種植基地來說，一般分布在一定海拔高度且多山地區域，由于種植區域的不規則性，會存在未連片種植的情況，導致種植面積測量較為困難。因此在中藥材種植基地的面積測量方面，可采用基于北斗衛星導航的測畝儀完成， 在測量過程中，用戶可以圍繞被測地塊走一圈，獲取當前地塊面積，實現多人多終端測量，簡單方便，基于衛星定位導航的測畝儀可以獲取當前地塊的坡度、海拔、周長、面積等，方便種植戶和經營者了解種植畝數。
種植面積測量界面如圖 3 所示。
3.2.2 中藥材種植監測系統
中藥材的分布和生存受周圍環境因素制約，中藥材不僅需要適應一定的溫度幅度（年平均溫度、最低和最高月平均溫度），還需要一定的溫度量（如大于10℃的活動積溫），且極端溫度（1 月份最低溫和 7 月份最高溫）會嚴重限制中藥材垂直分布和水平分布。影響中藥材分布的水分因子有年降雨量，濕度；影響中藥材分布的光因子有光照強度和日照時數，光因子會影響中藥材開花的情況。基于以上因素，在種植具有高附加值的中藥材過程中，有必要進行種植環境和生長過程的實時監測，可以通過在種植基地設置多個監測點，安置不同的傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器，定期收集該區域的環境數據，一方面有利于實時監測中藥材的生長，預估當期中藥材的產量，另一方面，長期的歷史數據積累有利于把握種植基地的環境要素，對于下一年的戰略布局十分有利。
中藥材種植監測系統拓撲圖如圖 4 所示。
3.3 中藥材種植管護系統
管護模塊主要為中藥材管護工作人員提供資源定位、資源數據收集等服務。管護模塊可對區域內的中藥材資源分布情況進行精確定位，分類管理，建立區域中藥材資源基礎數據庫。
管護模塊由北斗數據采集、管護線路規劃、管護區域規劃、管護數據導入、管護人員管理、管護終端管理等子模塊組成。
北斗數據采集模塊主要完成北斗終端數據的接收和存儲 功能，當工作人員在進行區域管護巡查時，用戶可利用北斗手 持終端直接勾繪圖塊或通過軌跡記錄圖塊，也可利用北斗終 端設備，對中藥材資源等進行拍照和攝像，并進行經緯度定點 記錄，同時可填寫相關文字信息。上傳時若沒有 3G/4G 信號， 則可將信息通過北斗短報文發送到系統，后臺數據采集模塊 對短報文進行解析，并將其保存到對應的資源數據庫中，若工 作人員進行普查的區域已有 3G/4G 信號覆蓋，則工作人員可 將資源信息直接通過移動互聯網（3G/4G）發送到系統，后臺 數據采集模塊對數據包進行解析后保存到資源數據庫中。中 藥材管護系統拓撲圖如圖 5 所示。
3.4 中藥材估產系統
根據中藥材的種植特點，在面積已知的情況下，根據中藥 材生長年限的不同進行數據建模，建立重點品種產量估算模 型，估計重點中藥材品種產量。根據區域劃分，按照地區、縣 的種植面積估計本年度中藥材的產量，并統計當年主要藥材的 估計產量，可輔助中藥材下一年的決策。
4 結 語
中藥是特殊的農產品，具有明顯的地域性特點，因此在 尊重傳統的基礎上，創新發展是中藥材種植發展模式的大趨 勢。充分利用現代信息技術建立省級區域的中藥材管理信息平 臺，目前在國內處于空白狀態，該平臺可以結合中藥材產品追 溯體系，形成完整的產業鏈監管鏈條，對統籌區域中藥材資源， 引導群眾脫貧致富具有十分重要的意義。
