基于GIS的茶葉溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究
——以陜西省紫陽縣為例

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(西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127)

中國農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模大，生產(chǎn)產(chǎn)量高，各個(gè)階段生產(chǎn)質(zhì)量難以細(xì)化把關(guān)以及人為一些因素的影響，生產(chǎn)出的農(nóng)產(chǎn)品存在一些危害消費(fèi)者的質(zhì)量問題，為了提高農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，滿足消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的更高要求，需要改變農(nóng)產(chǎn)品以往通過文本模式管理的模式。但是，目前很多企業(yè)都會(huì)根據(jù)自己的產(chǎn)品進(jìn)行各種各樣的編碼，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品編碼的雜亂無章性，缺乏規(guī)范性，所以造成溯源使用的無效性。引用EAN/UCC全球統(tǒng)一的物品編碼標(biāo)識(shí)系統(tǒng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行有效標(biāo)識(shí)，可以建立起安全的農(nóng)產(chǎn)品溯源體系。

茶葉是陜西省紫陽縣的特色農(nóng)產(chǎn)品。通過GIS技術(shù)展現(xiàn)紫陽縣茶葉園地的空間分布，并將茶葉的屬性信息和空間信息有效地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)紫陽縣茶葉信息的可視化表達(dá)。其中，實(shí)現(xiàn)茶葉的全程溯源是茶葉信息關(guān)聯(lián)和茶葉產(chǎn)地編碼的重點(diǎn)問題，這一問題基本上是通過一定的載體例如條形碼等將茶葉的信息流程和實(shí)物流程相連接來實(shí)現(xiàn)茶葉信息的溯源。

1 茶葉安全溯源體系設(shè)計(jì)

整個(gè)茶葉溯源體系包含了茶葉的生產(chǎn)加工、茶葉質(zhì)量檢測(cè)、茶葉流通三個(gè)主要環(huán)節(jié)，同時(shí)每個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)環(huán)環(huán)相扣。將茶葉生產(chǎn)過程中的各種信息準(zhǔn)確輸入到每塊茶葉的編碼區(qū)內(nèi)，并結(jié)合EAN/UCC條碼技術(shù)跟蹤茶葉的流通環(huán)節(jié)，最終通過二維碼載體將茶葉的三大環(huán)節(jié)的各種信息串聯(lián)起來。同時(shí)交易后的茶葉可以通過溯源碼進(jìn)行茶葉信息的回溯。

1.1 茶葉產(chǎn)地身份編碼信息的建立

對(duì)茶葉產(chǎn)地進(jìn)行正確的編碼標(biāo)識(shí)是實(shí)現(xiàn)茶葉產(chǎn)地信息追溯的重要環(huán)節(jié)。利用GIS技術(shù)，通過ARCGIS軟件對(duì)產(chǎn)地進(jìn)行劃分和產(chǎn)地編碼，給各生產(chǎn)地一個(gè)“身份證”(身份編碼)。生產(chǎn)基地碼實(shí)現(xiàn)的是對(duì)不同地塊進(jìn)行編碼，便于溯源系統(tǒng)查詢和操作。.為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)地編碼的規(guī)范性、通用性與擴(kuò)展性，采用最新的行政區(qū)劃代碼的編碼方式。

1.2 茶葉的編碼設(shè)計(jì)

1.2.1 茶葉追溯碼

茶葉產(chǎn)品碼的設(shè)計(jì)主要是考慮到如果出現(xiàn)質(zhì)量安全問題時(shí)易于分辨農(nóng)產(chǎn)品的品種范圍等，它主要是針對(duì)茶葉的種類、名稱等基本信息進(jìn)行編碼標(biāo)識(shí)。根據(jù)茶葉的類別、名稱等分類情況進(jìn)行編碼，形成茶葉追溯碼(圖1)。

圖1 農(nóng)產(chǎn)品追溯碼

上圖追溯碼為(01)34523992515217(30)50，數(shù)字串各部分分別為：

——(01)：應(yīng)用標(biāo)志符，表示后面數(shù)據(jù)項(xiàng)是一個(gè)14位的全球貿(mào)易項(xiàng)目標(biāo)志代碼[2]；

——3：指示符；

——4523992：廠商識(shí)別碼；

——51521：項(xiàng)目代碼，比如水果類分類代碼，表示某種類型的水果產(chǎn)品；

——7：校驗(yàn)碼；

——(30)：應(yīng)用標(biāo)識(shí)符，指示后面的數(shù)據(jù)項(xiàng)為1-30位不等的編號(hào)。

1.2.2 茶葉生產(chǎn)信息跟蹤

“田田網(wǎng)”是2015年由武漢三新集團(tuán)研發(fā)的面向全國出版機(jī)構(gòu)、圖書館藏機(jī)構(gòu)的正版數(shù)字資源B2B交易平臺(tái)，是一個(gè)集版權(quán)控制、新書發(fā)布、銷售，圖書館采購和讀者借閱服務(wù)、薦購為一體的綜合服務(wù)平臺(tái)[4]。平臺(tái)引入了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)，采用國際領(lǐng)先的 DRM 雙版權(quán)控制系統(tǒng)，全程控制電子書內(nèi)容傳播，率實(shí)踐了紙電同步的采購理念。

EAN碼是國際物品編碼協(xié)會(huì)制定的一種商品用條碼，用于茶葉信息追溯，通用于全世界。EAN碼符號(hào)有標(biāo)準(zhǔn)版和縮短版兩種標(biāo)準(zhǔn)版表示13位數(shù)字，又稱為EAN13碼，縮短版表示8位數(shù)字，又稱EAN8。兩種條碼的最后一位為校驗(yàn)位，由前面的12位或7位數(shù)字計(jì)算得出。追溯碼結(jié)構(gòu)示意如圖2所示：

(01) XXXXXXXX XXXXX X (11) XXXXXX (13) XXXXXX (251) XXXX

圖2農(nóng)產(chǎn)品追溯碼結(jié)構(gòu)

(01)全球貿(mào)易項(xiàng)目代碼，里面包括生產(chǎn)者代碼，產(chǎn)品種類代碼以及校驗(yàn)碼。

(11)生產(chǎn)日期代碼：每兩位數(shù)字表示產(chǎn)品采摘的年月日信息。

(13)包裝日期代碼：每兩位數(shù)字表示產(chǎn)品包裝加工的年月日信息。

(251)產(chǎn)地代碼標(biāo)志符：茶園編號(hào)用四位數(shù)表示。

1.2.3 茶葉產(chǎn)品碼設(shè)計(jì)

QR Code(Quick Response Code)，即快速響應(yīng)碼，是一種由日本 Denso-Wave 公司于 1994年發(fā)明的的矩陣式二維條碼。QR Code的圖形結(jié)構(gòu)：QR Code是一個(gè)正方形的矩陣，包含多個(gè)正方形功能模塊，每個(gè)模塊都具有特定的功能，矩陣四周需留出空白區(qū)域。QR Code具有存儲(chǔ)形式豐富，存儲(chǔ)量大，空間利用率高，可兼容多種文字，高還原性，容糾錯(cuò)能力強(qiáng)，可讀性號(hào)，極好的復(fù)合性能以及復(fù)合之后不影響彼此之間信息表達(dá)的特點(diǎn)。

QR Code具有四種不同級(jí)別的糾錯(cuò)能力，分為為L,M,Q,H共4級(jí)。由于實(shí)際產(chǎn)品流通中的耗損，生產(chǎn)成本等情況，故采取較高的糾錯(cuò)級(jí)別Q作為茶葉產(chǎn)品碼標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到方便消費(fèi)者查詢茶葉詳細(xì)信息的目的，具有較高的容錯(cuò)率。

基于QR Code掃描的信息是在用戶手機(jī)上直接顯示，本著簡明易懂，避輕就重的原則，盡可能讓消費(fèi)者一眼閱讀出重要的信息，系統(tǒng)查詢性的信息則全部包含于二維碼中，可由消費(fèi)者進(jìn)一步查詢，示例如圖3所示。

圖3 紫陽縣茶葉二維碼

此為陜西省紫陽縣茶葉二維碼，用戶通過掃描可得紫陽縣茶葉相關(guān)信息。例如下述相關(guān)信息：

(1)產(chǎn)品名稱 例：紫陽縣茶葉

(2)采摘日期 例：2018年4月3號(hào)

(3)生產(chǎn)商 例：紫陽縣某茶葉園

(4)產(chǎn)地地址 例：紫陽縣高橋鎮(zhèn)龍?zhí)洞迥巢鑸@

(5)追溯碼 例：(01)12345678901234(11)

23456(251)2135

2 溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該茶葉溯源系統(tǒng)總體采用B/S結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用Microsoft SQL Sever 2005,并結(jié)合GIS技術(shù)，采用ArcGIS 軟件進(jìn)行空間分析和屬性配置，以ArcGIS online 提供地圖服務(wù)，客戶端為WINDOWS 7系統(tǒng)。

該茶葉系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是通過茶葉的屬性信息并結(jié)合茶葉的空間位置信息，運(yùn)用SQL Sever2005集中管理安全溯源中茶葉的屬性信息，利用ArcGIS進(jìn)行茶葉的空間分析和屬性配置，制作茶葉分區(qū)圖，使得每一個(gè)地區(qū)每一種茶葉有著唯一對(duì)應(yīng)的編碼，并通過C#語言實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊溯源系統(tǒng)的茶葉區(qū)塊時(shí)便可顯示茶葉唯一“身份證”—二維碼，消費(fèi)者再通過手機(jī)掃描二維碼來追溯農(nóng)產(chǎn)品的信息。

3 結(jié)語

(1)溯源編碼方案對(duì)追溯碼進(jìn)行了定義。茶葉產(chǎn)地編碼=行政區(qū)劃碼+地塊編號(hào)，根據(jù)不同的產(chǎn)地名稱、位置等信息，賦予茶葉產(chǎn)地編碼不同的含義。并確定了茶葉產(chǎn)品唯一的身份標(biāo)識(shí)—二維碼，編碼的載體采用QR二維碼。其中二維碼含載了茶葉的產(chǎn)地、生產(chǎn)環(huán)境、茶園管理等茶葉的相關(guān)信息。

(2)農(nóng)產(chǎn)品的溯源系統(tǒng)涉及到二維碼溯源功能，農(nóng)產(chǎn)品地圖的可視化功能以及系統(tǒng)的管理功能，進(jìn)一步利用GIS進(jìn)行空間信息分析，更好地為農(nóng)產(chǎn)品決策提供服務(wù)。