萬(wàn)曉明，凌丹丹*，袁亞平，王會(huì)鋒，杜少喜，萬(wàn)小紅

（1. 陜西省水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710068；2. 運(yùn)城學(xué)院，山西 運(yùn)城 044000）

數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略化、資產(chǎn)化和社會(huì)化特征愈發(fā)顯著，隨著數(shù)據(jù)作為國(guó)家戰(zhàn)略資產(chǎn)意識(shí)的增強(qiáng)，世界主要國(guó)家都在搶奪大數(shù)據(jù)的話語(yǔ)權(quán)和主動(dòng)權(quán)。黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視大數(shù)據(jù)發(fā)展問(wèn)題，《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃的建議》強(qiáng)調(diào)推行國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略[1]，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》提出我國(guó)大數(shù)據(jù)發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)[2]。習(xí)近平總書(shū)記多次發(fā)表有關(guān)大數(shù)據(jù)的論述，提出“要運(yùn)用大數(shù)據(jù)提升國(guó)家治理現(xiàn)代化水平”“建設(shè)全國(guó)一體化的國(guó)家大數(shù)據(jù)中心”等要求[3]。在特色農(nóng)業(yè)方面，科學(xué)開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)天然富硒產(chǎn)業(yè)，對(duì)于助力鄉(xiāng)村振興、特色小鎮(zhèn)建設(shè)、地質(zhì)文化村建設(shè)和耕地高質(zhì)量保護(hù)都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[4]。作為目前全國(guó)僅有的富硒地區(qū)之一，安康市政府于2021年7月印發(fā)了《安康市富硒產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展三年行動(dòng)方案（2021—2023）》，明確要求推進(jìn)硒資源數(shù)字化，根據(jù)硒資源詳查結(jié)果，利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)建立科學(xué)、系統(tǒng)、完整的數(shù)字化硒資源數(shù)據(jù)庫(kù)和富硒農(nóng)產(chǎn)品在線追溯平臺(tái)[5]?，F(xiàn)有的農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)通常采用屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，無(wú)法滿足追溯記錄的空間檢索需求。同時(shí)，現(xiàn)有農(nóng)產(chǎn)品追溯方法一般是根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品的訂單編號(hào)去查詢所有記錄，再根據(jù)時(shí)間排序得到追溯記錄，當(dāng)一個(gè)農(nóng)產(chǎn)品訂單在某個(gè)環(huán)節(jié)被拆分成多份時(shí)，則無(wú)法準(zhǔn)確追溯拆分后的農(nóng)產(chǎn)品[6-9]。

為解決上述問(wèn)題，本文采用WebGIS 技術(shù)體系，利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)農(nóng)產(chǎn)品溯源點(diǎn)對(duì)象，借助空間數(shù)據(jù)庫(kù)的空間檢索能力實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品溯源點(diǎn)對(duì)象的空間檢索。同時(shí)，本文改變了傳統(tǒng)追溯方法，采用追溯ID進(jìn)行遞歸追溯，即每一次追溯都是通過(guò)當(dāng)前溯源記錄的“源追溯ID”去查找上一次溯源記錄，可對(duì)拆分后的農(nóng)產(chǎn)品訂單進(jìn)行準(zhǔn)確追溯。系統(tǒng)可為富硒農(nóng)產(chǎn)品的在線追溯和銷(xiāo)售推廣提供平臺(tái)支撐，助力數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)，推動(dòng)鄉(xiāng)村振興。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

為滿足農(nóng)產(chǎn)品在線追溯系統(tǒng)空間檢索方面的需求，本文采用WebGIS技術(shù)[10-11]，利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理地類圖斑、農(nóng)產(chǎn)品訂單信息、地理底圖等空間數(shù)據(jù)。系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1，數(shù)據(jù)層主要負(fù)責(zé)管理用戶數(shù)據(jù)、地類圖斑、溯源信息、地理底圖、土地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)成果等數(shù)據(jù)，其中溯源信息包括農(nóng)產(chǎn)品訂單數(shù)據(jù)和與訂單關(guān)聯(lián)的農(nóng)產(chǎn)品種植日記數(shù)據(jù)；GIS 內(nèi)核層是WebGIS 服務(wù)平臺(tái)的內(nèi)核服務(wù)層，為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的GIS數(shù)據(jù)錄入、管理、分析、查詢和檢索功能；服務(wù)層以Web服務(wù)的形式發(fā)布上述數(shù)據(jù)，可調(diào)閱和檢索數(shù)據(jù)層中的各類數(shù)據(jù)，包括地圖服務(wù)、要素服務(wù)、目錄服務(wù)、用戶管理、種植日記、地塊信息、土壤環(huán)境、土壤養(yǎng)分、作物評(píng)價(jià)等REST 服務(wù)，為便于與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接，系統(tǒng)還可基于WebGIS 平臺(tái)提供OGC 服務(wù)支持模塊，使用OGC 標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品在線追溯，與各主流WebGIS 平臺(tái)兼容；客戶端、應(yīng)用層采用布局自適應(yīng)技術(shù)，支持PC 端、平板端、移動(dòng)端的交互和渲染，通過(guò)調(diào)用服務(wù)層提供的各類接口，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品二維碼追溯、地塊信息、種植日記、土地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果等數(shù)據(jù)查詢，并在此基礎(chǔ)上對(duì)農(nóng)產(chǎn)品訂單的種植過(guò)程以及空間位置變化和停留信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和展示。

圖1 基于WebGIS的農(nóng)產(chǎn)品在線追溯系統(tǒng)架構(gòu)

2 基于WebGIS的農(nóng)產(chǎn)品追溯方法

2.1 農(nóng)產(chǎn)品在線追溯關(guān)鍵溯源表設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的農(nóng)產(chǎn)品在線追溯系統(tǒng)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中需要對(duì)地類圖斑的權(quán)屬信息、地塊種植日記、土地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)信息、農(nóng)產(chǎn)品出入庫(kù)信息等與農(nóng)產(chǎn)品種植相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索。為避免地類圖斑矢量空間數(shù)據(jù)冗余，本文通過(guò)增加屬性的方式將土地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)信息存儲(chǔ)到地類圖斑的屬性結(jié)構(gòu)中，主要包括pH值，鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鎳、鋅、硒、氮、磷、鉀等化學(xué)元素含量，養(yǎng)分評(píng)價(jià)等級(jí)、環(huán)境評(píng)價(jià)等級(jí)、綜合評(píng)價(jià)等級(jí)、適宜農(nóng)作物評(píng)價(jià)等土地質(zhì)量調(diào)查信息。地塊種植日記主要用于存儲(chǔ)每個(gè)農(nóng)產(chǎn)品的種植過(guò)程信息，主要包括耕作日期、耕作類型、耕作內(nèi)容、耕作場(chǎng)景圖像等。農(nóng)產(chǎn)品出入庫(kù)信息表是本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中最關(guān)鍵的溯源表，農(nóng)產(chǎn)品從開(kāi)始種植到最終超市上架，每一個(gè)變化環(huán)節(jié)都通過(guò)該表進(jìn)行記錄。該表的具體屬性結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1，其中追溯ID是農(nóng)產(chǎn)品流向每次發(fā)生變化時(shí)的唯一ID；訂單編號(hào)是農(nóng)產(chǎn)品種植訂單唯一編號(hào)，可在農(nóng)產(chǎn)品訂單信息表中檢索到關(guān)聯(lián)的地塊標(biāo)識(shí)碼，再通過(guò)地塊標(biāo)識(shí)碼從地類圖斑矢量圖層中檢索到種植農(nóng)產(chǎn)品的地塊多邊形要素及其權(quán)屬信息和土地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)信息；農(nóng)產(chǎn)品流向用于區(qū)分農(nóng)產(chǎn)品是入庫(kù)還是出庫(kù)；用戶ID是當(dāng)前使用系統(tǒng)的用戶ID，可在用戶信息表中檢索到用戶所在單位和位置信息；源追溯ID用于記錄上一次農(nóng)產(chǎn)品流向發(fā)生變化時(shí)的追溯ID，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品追溯的關(guān)鍵字段之一，通過(guò)其可一直遞歸檢索農(nóng)產(chǎn)品出入庫(kù)記錄，直至源追溯ID為空，停止追溯。

表1 農(nóng)產(chǎn)品出入庫(kù)信息表

2.2 農(nóng)產(chǎn)品在線追溯流程

對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行追溯時(shí)，需要有二維追溯碼，系統(tǒng)采用關(guān)鍵溯源表中的追溯ID 生成農(nóng)產(chǎn)品的二維追溯碼。農(nóng)產(chǎn)品從種植到加工、再到超市上架的過(guò)程中均采用每個(gè)環(huán)節(jié)的追溯ID生成追溯碼，通過(guò)掃描二維追溯碼便可獲得追溯ID。首先根據(jù)追溯ID 從農(nóng)產(chǎn)品出入庫(kù)信息表中檢索溯源信息，獲得溯源記錄；再通過(guò)溯源記錄中的訂單號(hào)，在訂單數(shù)據(jù)表中檢索對(duì)應(yīng)的地塊標(biāo)識(shí)碼，進(jìn)而檢索地塊信息和土地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果；然后判斷溯源信息中的源追溯ID是否為空，若不為空，則說(shuō)明當(dāng)前追溯的農(nóng)產(chǎn)品之前還有流向變化信息，需以源追溯ID 為農(nóng)產(chǎn)品上一次變化的追溯ID 繼續(xù)檢索農(nóng)產(chǎn)品的流向變化信息，得到上次的溯源記錄，遞歸上述追溯檢索操作，直到溯源記錄中的源追溯ID為空，停止追溯過(guò)程。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2017—2019年陜西省地質(zhì)調(diào)查院在紫陽(yáng)縣、漢陰縣開(kāi)展了1∶5萬(wàn)土壤地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)工作，完成面積為3 600 km2，實(shí)現(xiàn)了紫陽(yáng)、漢陰兩縣全域覆蓋。目前安康市已培育富硒農(nóng)業(yè)園區(qū)1 107 個(gè)，農(nóng)民專業(yè)合作社2 290 個(gè)，帶動(dòng)農(nóng)戶22.8 萬(wàn)戶；培育富硒農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè)277 家，規(guī)模以上富硒食品加工企業(yè)239家，建立工業(yè)加工園15個(gè)。安康市從科技攻關(guān)創(chuàng)新、完善標(biāo)準(zhǔn)體系、擴(kuò)大品牌影響等方面打造富硒產(chǎn)業(yè)，連年保持高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，產(chǎn)業(yè)總規(guī)模預(yù)估將突破800 億元。農(nóng)產(chǎn)品在線追溯對(duì)于安康市大力發(fā)展富硒農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)具有重要意義，本文以富硒地質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)并實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品二維追溯碼生成和一碼追溯系統(tǒng)，為富硒農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)以及其他富硒產(chǎn)品種植、銷(xiāo)售企業(yè)提供富硒產(chǎn)品質(zhì)量溯源信息，促進(jìn)富硒農(nóng)產(chǎn)品加工與銷(xiāo)售的長(zhǎng)足發(fā)展，使真正富硒的產(chǎn)品有據(jù)可查。

本文設(shè)計(jì)的農(nóng)產(chǎn)品在線追溯系統(tǒng)分為出入庫(kù)登記、出入庫(kù)管理、一碼溯源3 大塊。出入庫(kù)登記包括入庫(kù)信息登記和出庫(kù)信息登記。出入庫(kù)管理包括查詢、刪除和編輯等功能，可對(duì)已登記的入庫(kù)和出庫(kù)信息進(jìn)行查詢、刪除和編輯，查詢結(jié)果通過(guò)表格形式呈現(xiàn)。通過(guò)表格可查詢數(shù)據(jù)的詳細(xì)屬性信息，并可通過(guò)編輯和刪除按鈕進(jìn)行對(duì)應(yīng)操作；利用生成追溯碼功能可針對(duì)任意一條農(nóng)產(chǎn)品流向變化記錄生成唯一的追溯碼，功能界面見(jiàn)圖2 所示。一碼溯源則利用追溯碼進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品追溯，追溯得到的種植日記、農(nóng)產(chǎn)品軌跡、農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及農(nóng)產(chǎn)品滯留時(shí)間變化圖將在界面進(jìn)行展示，且在地圖主界面展示農(nóng)產(chǎn)品軌跡圖（圖3）。其中，種植日記包括農(nóng)產(chǎn)品的播種、澆水、施肥、除蟲(chóng)、收獲等類型；農(nóng)產(chǎn)品軌跡信息包括農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)的地點(diǎn)、時(shí)間和停留天數(shù)；農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)包括從種植到追溯為止經(jīng)歷的總天數(shù)和種植總天數(shù)。

圖2 農(nóng)產(chǎn)品入庫(kù)界面

圖3 一碼溯源界面

4 結(jié) 語(yǔ)

富硒農(nóng)產(chǎn)品是鄉(xiāng)村振興的重要途徑之一，基于土地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)成果和地類圖斑數(shù)據(jù)，可將地塊與其富硒評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，并將每個(gè)地塊與其種植的農(nóng)產(chǎn)品訂單進(jìn)行關(guān)聯(lián)檢索，為農(nóng)產(chǎn)品追溯提供完整的溯源信息。本文基于WebGIS 技術(shù)開(kāi)發(fā)了農(nóng)產(chǎn)品在線追溯系統(tǒng)，采用空間數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理地類圖斑、土地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、農(nóng)產(chǎn)品訂單等相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品出入庫(kù)管理、生成追溯碼、一碼追溯等功能。通過(guò)追溯可檢索到農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地地塊信息、土地質(zhì)量調(diào)查信息和農(nóng)產(chǎn)品的位置變化信息，并可在線展示農(nóng)產(chǎn)品訂單種植日記、統(tǒng)計(jì)農(nóng)產(chǎn)品停留時(shí)間等。該系統(tǒng)是陜西省安康市富硒地質(zhì)資源大數(shù)據(jù)平臺(tái)的核心模塊之一，為安康市富硒農(nóng)產(chǎn)品的發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)推廣提供了技術(shù)支撐。