基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

韋升堅 王麗 黎冬裕 黃玲 林光燎 蘇倩

摘 要：目的：設(shè)計基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）的廣西食品抽樣系統(tǒng)建設(shè)方案，清洗抽樣數(shù)據(jù)建立大數(shù)據(jù)倉庫，開發(fā)建設(shè)基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)。方法：通過運(yùn)用GIS技術(shù)，建立大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)庫，梳理從抽樣計劃制訂，到實地抽樣，再到抽樣結(jié)果檢測，提供區(qū)域安全風(fēng)險等級圖、區(qū)域抽樣進(jìn)度圖、區(qū)域抽樣覆蓋完成實況；通過與實驗室信息管理系統(tǒng)（Laboratory Information Management System，LIMS）的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)抽樣記錄自動更新，數(shù)據(jù)自動完成清洗；通過Web Service接口技術(shù)實現(xiàn)抽、檢數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，信息實時共享，消除信息孤島。結(jié)果：優(yōu)化了目前的國家食品安全抽樣檢驗信息系統(tǒng)，生成區(qū)域安全風(fēng)險等級圖、區(qū)域抽樣進(jìn)度圖、區(qū)域抽樣覆蓋完成實況等更直觀的圖像，實現(xiàn)抽樣記錄自動更新，數(shù)據(jù)自動完成清洗，提高了數(shù)據(jù)利用率，大幅縮短了抽樣路程所需時間。結(jié)論：基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)為我區(qū)食品安全監(jiān)管提供了數(shù)據(jù)信息保障，并大大減少了廣西食品抽樣的人力物力成本，成為食品安全智慧化監(jiān)管不可或缺的工具。

關(guān)鍵詞：抽樣；地理信息系統(tǒng)（GIS）；食品安全監(jiān)管

Design and Implementation of Guangxi Food Sampling System Based on GIS

WEI Shengjian1， WANG Li1*， LI Dongyu2， HUANG Ling1， LIN Guangliao1， SU Qian3

（1.Guangxi-ASEAN Food Inspection and Testing Center， Nanning 530021， China;

2.Guangxi Xutu Info Technology Co.， Ltd.， Nanning 530006， China;

3.The Guangxi Zhuang Autonomous Region 12315 Complaint Report Center， Nanning 530021， China）

Abstract： Objective： Design the construction scheme of Guangxi food sampling system based on geographic information system （GIS）， clean the sampling data， establish a big data warehouse， and develop and construct Guangxi food sampling system based on GIS. Method： By using GIS technology， the big data base is established， and the sampling plan formulation， field sampling and sampling result detection are sorted out to provide regional security risk grade map， area sampling progress map and area sampling coverage completion reality; through data sharing with laboratory information management system （LIMS）， sampling records can be automatically updated and data can be automatically cleaned. Through Web Service interface technology， the data of sampling and inspection can be interconnected， information can be shared in real time， and information islands can be eliminated. Result： The current national food safety sampling laboratory information system was optimized， and more intuitive images such as regional safety risk grade map， area sampling progress map， and area sampling coverage completion were generated， so that sampling records were automatically updated， data were automatically cleaned， data utilization rate was improved， and the time required for sampling distance was greatly shortened. Conclusion： Guangxi food sampling system based on GIS provides data information guarantee for food safety supervision and greatly reduces the labor and material costs of food sampling in Guangxi， which has become an indispensable tool for intelligent food safety supervision.

Keywords： sampling; geographic information system （GIS）; food safety supervision

黨的十九大報告明確提出實施食品安全戰(zhàn)略，讓人民吃得放心[1]。近年來，我國社會發(fā)展迅速，人們生活質(zhì)量不斷提升，對食品安全的要求也在不斷提高。當(dāng)前人們的物質(zhì)文化需求日益增長，食品種類愈發(fā)多樣化，食品原料的豐富性更是與日俱增。我國食品領(lǐng)域?qū)覍页霈F(xiàn)的安全危機(jī)，形成的輿情事件影響著社會的安定，日趨嚴(yán)峻的食品安全形勢對政府監(jiān)管部門提出了巨大挑戰(zhàn)[2]。食品安全抽檢工作是食品安全監(jiān)管的重要組成部分，但如何使抽檢工作既能全領(lǐng)域覆蓋，又不重復(fù)；既能應(yīng)檢盡檢，又省時省力；既準(zhǔn)確，又便捷，是亟待解決的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，全球數(shù)據(jù)指數(shù)級增長，當(dāng)今社會進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時代[3-4]。食品抽檢數(shù)據(jù)錄入工作由最初的人工填寫紙質(zhì)表格到現(xiàn)在的“國家食品安全抽樣檢驗信息系統(tǒng)”，邁出了數(shù)據(jù)化監(jiān)管的第一步，但“國家食品安全抽樣檢驗信息系統(tǒng)”中地區(qū)、企業(yè)、樣品等信息僅能用于簡單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，系統(tǒng)沒能做到讓現(xiàn)有的數(shù)據(jù)“物盡其用”，能提取的信息有限。加上目前的“國家食品安全抽樣檢驗信息系統(tǒng)”沒有抽樣路線優(yōu)化功能，人力成本和物力成本投入大，不利于食品安全一體化監(jiān)管的發(fā)展。為了更好地讓數(shù)據(jù)“發(fā)光發(fā)熱”，為食品安全全面監(jiān)管服務(wù)，非常有必要開展基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）的食品抽樣系統(tǒng)研究。該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，可解決人工管理檔案效率低下、人工差錯率高等問題[5]。

1 基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)設(shè)計

1.1 設(shè)計內(nèi)容

（1）提煉設(shè)計基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)建設(shè)方案。結(jié)合抽樣過程中出現(xiàn)的難點痛點問題，如新抽樣地點路線不熟、路線導(dǎo)航不方便、難以找到可抽樣品、信息關(guān)聯(lián)相對孤立等，利用信息化技術(shù)，如大數(shù)據(jù)清洗與存儲、GIS、信息接口、移動應(yīng)用開發(fā)等技術(shù)，提出基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)建設(shè)方案。

（2）清洗抽樣數(shù)據(jù)建立大數(shù)據(jù)倉庫。通過對歷年抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，構(gòu)建抽樣信息庫、被抽樣單位信息庫、生產(chǎn)單位信息庫，實現(xiàn)可視化坐標(biāo)建立，為后續(xù)抽樣工作人員提供地圖搜索引導(dǎo)服務(wù)、抽樣點位標(biāo)記服務(wù)、抽樣路線導(dǎo)航規(guī)劃服務(wù)提供堅實基礎(chǔ)，充分提高抽樣效率。

（3）開發(fā)建設(shè)基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)。搭建集抽樣信息、抽樣單位、生產(chǎn)單位信息管理、抽樣異常標(biāo)記、實時數(shù)據(jù)同步、抽樣進(jìn)度統(tǒng)計和抽樣覆蓋分析于一體的信息系統(tǒng)，為現(xiàn)場抽樣提供便捷服務(wù)，為抽樣進(jìn)度推進(jìn)抽樣方案制訂提供幫助，實現(xiàn)信息化技術(shù)賦能食品安全抽樣。

1.2 總體設(shè)計

1.2.1 設(shè)計原則

（1）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)原則。遵循國家、省、市關(guān)于食品安全抽樣的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范等，結(jié)合廣西壯族自治區(qū)情況，符合食品安全抽檢規(guī)范，業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)更新管理方法等。

（2）統(tǒng)籌規(guī)劃原則。響應(yīng)2022年5月16日廣西市場監(jiān)管局召開的“智慧監(jiān)管專班工作視頻會議”的會議精神，搭建基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)，充分達(dá)到提速、增效、減少資源浪費的效果。

（3）信息資源共享和安全保密原則。本項目搭建有移動App和后臺管理系統(tǒng)，可通過互聯(lián)網(wǎng)連接訪問，滿足外出抽樣以及在抽檢機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用的需求。通過數(shù)據(jù)接口連通抽檢機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，最大限度進(jìn)行資源共享。基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)與抽檢機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)是物理隔離的，只能提供接口在授權(quán)范圍內(nèi)訪問業(yè)務(wù)系統(tǒng)指定數(shù)據(jù)，可確保中心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全。

1.2.2 系統(tǒng)框架設(shè)計

系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu)的設(shè)計思路，構(gòu)建了面向抽樣管理集成框架，滿足抽檢成果的管理和應(yīng)用、業(yè)務(wù)的協(xié)同處理以及輔助決策等功能需求，系統(tǒng)框架包括常規(guī)的5層：基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層以及用戶層。系統(tǒng)框架設(shè)計如圖1所示。

1.3 基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

1.3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計是系統(tǒng)建設(shè)的重要工作之一，直接關(guān)系到系統(tǒng)的運(yùn)行效率。數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)遵循以下幾點要求。

（1）數(shù)據(jù)庫分層。在統(tǒng)一的空間參考坐標(biāo)系下，對數(shù)據(jù)庫按照要素、屬性、圖層、子庫以及數(shù)據(jù)庫這種層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層。

（2）空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)既關(guān)聯(lián)又分離，空間數(shù)據(jù)借助高德開放平臺在數(shù)據(jù)庫中以圖層的方式進(jìn)行存儲，屬性數(shù)據(jù)則以表結(jié)構(gòu)方式存儲，兩者通過唯一編碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

（3）數(shù)據(jù)庫的動態(tài)性和可擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)庫中各類數(shù)據(jù)常需要進(jìn)行更新和修改，因此數(shù)據(jù)庫應(yīng)具有良好的擴(kuò)展性以完成數(shù)據(jù)的增加和版本的更新。基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要包括基礎(chǔ)地理信息庫、抽樣記錄信息庫、被抽樣單位信息庫以及生產(chǎn)單位信息庫4大核心庫。數(shù)據(jù)庫建設(shè)內(nèi)容如圖2所示。

1.3.2 數(shù)據(jù)庫表機(jī)構(gòu)設(shè)計

基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的各類空間數(shù)據(jù)，除了地理位置信息外，還應(yīng)包括豐富的屬性信息。一般情況下，屬性信息存儲在數(shù)據(jù)庫表中，因此還需對表結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，包括字段名稱、字段類型、字段屬性以及字段描述等。抽樣記錄信息庫表結(jié)構(gòu)見表1。

2 基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)容

2.1 數(shù)據(jù)庫更新管理

數(shù)據(jù)庫可供管理員用于數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、經(jīng)緯度更新、添加刪除區(qū)域任務(wù)配置等核心內(nèi)容。GIS系統(tǒng)管理員通過后臺管理系統(tǒng)可以對抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行批量匯總管理，配置區(qū)域任務(wù)，能自定義編輯更新已變更的信息及數(shù)據(jù)，將變更地址后的生產(chǎn)企業(yè)及被抽樣單位經(jīng)緯度自動更新，通過與實驗室信息管理系統(tǒng)（Laboratory Information Management System，LIMS）的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)抽樣記錄自動更新，數(shù)據(jù)自動完成清洗。

2.2 區(qū)域抽樣覆蓋完成實況“一張圖”管理

區(qū)域抽樣覆蓋完成實況“一張圖”管理實現(xiàn)了將監(jiān)督、風(fēng)險、評價類型的抽樣任務(wù)完成情況通過一張圖展示出來，登錄App即可看到廣西壯族自治區(qū)各個市的抽樣完成情況，便于提前制訂抽樣計劃。

2.3 重點企業(yè)管理

系統(tǒng)會將內(nèi)置的重點企業(yè)庫顯示到界面上，通過不同顏色進(jìn)行標(biāo)識區(qū)分，抽樣人員可以根據(jù)實際抽樣情況用不同的色標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記以后會自動更新狀態(tài)，其他抽樣人員便能即刻同步了解到該企業(yè)的最新抽樣情況，為領(lǐng)導(dǎo)層決策提供重要的參考依據(jù)。

2.4 導(dǎo)航管理

GIS系統(tǒng)通過將每年抽檢計劃、抽檢覆蓋要求、廣西生產(chǎn)企業(yè)信息及生產(chǎn)狀態(tài)、抽檢數(shù)據(jù)等信息嵌入地圖中，讓工作人員直觀了解每個生產(chǎn)企業(yè)的精確位置和可選的路線，智能規(guī)劃行車路線，降低走錯路、走多路、走回頭路以及找不到抽樣單位的風(fēng)險，大幅節(jié)約了抽樣的時間成本和人力成本。

以2023年廣西壯族自治區(qū)全區(qū)食品安全專項評價性抽檢任務(wù)之一的桶裝水為例，南寧市要求覆蓋65家企業(yè)，桂林市35家企業(yè)，百色市50家企業(yè)，河池市31家企業(yè)，來賓市21家企業(yè)，使用基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)進(jìn)行抽樣后，抽樣路程時間縮短了41.06%。表2對比了使用國家食品安全抽樣檢驗信息系統(tǒng)和基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)覆蓋企業(yè)在路程上所用的時間。

2.5 信息實時共享管理

通過數(shù)據(jù)接口連通中心業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)抽、檢數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，信息實時共享，能實時反映出企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量情況，消除信息孤島。

3 結(jié)語

根據(jù)食品抽樣實際的流程與管理需求，基于物聯(lián)網(wǎng)和GIS技術(shù)設(shè)計了一個涵蓋App和后臺管理系統(tǒng)的廣西食品抽樣系統(tǒng)，通過對歷年抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，構(gòu)建抽樣信息庫、被抽樣單位信息庫、生產(chǎn)單位信息庫，實現(xiàn)可視化坐標(biāo)建立和對抽樣工作的動態(tài)跟蹤管理。該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，解決了新抽樣地點路線不熟、路線導(dǎo)航不方便、難以找到可抽樣品、信息關(guān)聯(lián)相對孤立等問題，提高了抽樣人員的工作效率。由系統(tǒng)實時錄入，清洗統(tǒng)一管理抽樣數(shù)據(jù)，全面提高抽樣管理的質(zhì)量和效率，降低人工差錯率。基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)了管理系統(tǒng)設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)，具有在抽檢全流程監(jiān)管中應(yīng)用的可行性和實用性。

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基金項目：廣西壯族自治區(qū)市場監(jiān)督管理局科技計劃項目“基于GIS的廣西食品抽樣系統(tǒng)研究”（GXSJKJ2023-16）。

作者簡介：韋升堅（1980—），男，廣西東蘭人，本科，副主任技師。研究方向：安全技術(shù)研究管理。

通信作者：王麗（1993—），女，廣西玉林人，本科，助理工程師。研究方向：食品質(zhì)量安全與評價。E-mail：562736237@qq.com。