基于GIS的茶叶溯源系统设计研究——以陕西省紫阳县为例

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(西北大学城市与环境学院，陕西 西安 710127)

中国农产品生产规模大，生产产量高，各个阶段生产质量难以细化把关以及人为一些因素的影响，生产出的农产品存在一些危害消费者的质量问题，为了提高农产品的生产质量，满足消费者对农产品质量安全的更高要求，需要改变农产品以往通过文本模式管理的模式。但是，目前很多企业都会根据自己的产品进行各种各样的编码，导致农产品编码的杂乱无章性，缺乏规范性，所以造成溯源使用的无效性。引用EAN/UCC全球统一的物品编码标识系统对农产品进行有效标识，可以建立起安全的农产品溯源体系。

茶叶是陕西省紫阳县的特色农产品。通过GIS技术展现紫阳县茶叶园地的空间分布，并将茶叶的属性信息和空间信息有效地结合起来，实现紫阳县茶叶信息的可视化表达。其中，实现茶叶的全程溯源是茶叶信息关联和茶叶产地编码的重点问题，这一问题基本上是通过一定的载体例如条形码等将茶叶的信息流程和实物流程相连接来实现茶叶信息的溯源。

1 茶叶安全溯源体系设计

整个茶叶溯源体系包含了茶叶的生产加工、茶叶质量检测、茶叶流通三个主要环节，同时每个环节的数据环环相扣。将茶叶生产过程中的各种信息准确输入到每块茶叶的编码区内，并结合EAN/UCC条码技术跟踪茶叶的流通环节，最终通过二维码载体将茶叶的三大环节的各种信息串联起来。同时交易后的茶叶可以通过溯源码进行茶叶信息的回溯。

1.1 茶叶产地身份编码信息的建立

对茶叶产地进行正确的编码标识是实现茶叶产地信息追溯的重要环节。利用GIS技术，通过ARCGIS软件对产地进行划分和产地编码，给各生产地一个“身份证”(身份编码)。生产基地码实现的是对不同地块进行编码，便于溯源系统查询和操作。.为了实现产地编码的规范性、通用性与扩展性，采用最新的行政区划代码的编码方式。

1.2 茶叶的编码设计

1.2.1 茶叶追溯码

茶叶产品码的设计主要是考虑到如果出现质量安全问题时易于分辨农产品的品种范围等，它主要是针对茶叶的种类、名称等基本信息进行编码标识。根据茶叶的类别、名称等分类情况进行编码，形成茶叶追溯码(图1)。

图1 农产品追溯码

上图追溯码为(01)34523992515217(30)50，数字串各部分分别为：

——(01)：应用标志符，表示后面数据项是一个14位的全球贸易项目标志代码[2]；

——3：指示符；

——4523992：厂商识别码；

——51521：项目代码，比如水果类分类代码，表示某种类型的水果产品；

——7：校验码；

——(30)：应用标识符，指示后面的数据项为1-30位不等的编号。

1.2.2 茶叶生产信息跟踪

“田田网”是2015年由武汉三新集团研发的面向全国出版机构、图书馆藏机构的正版数字资源B2B交易平台，是一个集版权控制、新书发布、销售，图书馆采购和读者借阅服务、荐购为一体的综合服务平台[4]。平台引入了大数据、云计算技术，采用国际领先的 DRM 双版权控制系统，全程控制电子书内容传播，率实践了纸电同步的采购理念。

EAN码是国际物品编码协会制定的一种商品用条码，用于茶叶信息追溯，通用于全世界。EAN码符号有标准版和缩短版两种标准版表示13位数字，又称为EAN13码，缩短版表示8位数字，又称EAN8。两种条码的最后一位为校验位，由前面的12位或7位数字计算得出。追溯码结构示意如图2所示：

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

图2农产品追溯码结构

(01)全球贸易项目代码，里面包括生产者代码，产品种类代码以及校验码。

(11)生产日期代码：每两位数字表示产品采摘的年月日信息。

(13)包装日期代码：每两位数字表示产品包装加工的年月日信息。

(251)产地代码标志符：茶园编号用四位数表示。

1.2.3 茶叶产品码设计

QR Code(Quick Response Code)，即快速响应码，是一种由日本 Denso-Wave 公司于 1994年发明的的矩阵式二维条码。QR Code的图形结构：QR Code是一个正方形的矩阵，包含多个正方形功能模块，每个模块都具有特定的功能，矩阵四周需留出空白区域。QR Code具有存储形式丰富，存储量大，空间利用率高，可兼容多种文字，高还原性，容纠错能力强，可读性号，极好的复合性能以及复合之后不影响彼此之间信息表达的特点。

QR Code具有四种不同级别的纠错能力，分为为L,M,Q,H共4级。由于实际产品流通中的耗损，生产成本等情况，故采取较高的纠错级别Q作为茶叶产品码标准，达到方便消费者查询茶叶详细信息的目的，具有较高的容错率。

基于QR Code扫描的信息是在用户手机上直接显示，本着简明易懂，避轻就重的原则，尽可能让消费者一眼阅读出重要的信息，系统查询性的信息则全部包含于二维码中，可由消费者进一步查询，示例如图3所示。

图3 紫阳县茶叶二维码

此为陕西省紫阳县茶叶二维码，用户通过扫描可得紫阳县茶叶相关信息。例如下述相关信息：

(1)产品名称 例：紫阳县茶叶

(2)采摘日期 例：2018年4月3号

(3)生产商 例：紫阳县某茶叶园

(4)产地地址 例：紫阳县高桥镇龙潭村某茶园

(5)追溯码 例：(01)12345678901234(11)

23456(251)2135

2 溯源系统设计

该茶叶溯源系统总体采用B/S结构，数据库系统采用Microsoft SQL Sever 2005,并结合GIS技术，采用ArcGIS 软件进行空间分析和属性配置，以ArcGIS online 提供地图服务，客户端为WINDOWS 7系统。

该茶叶系统设计主要是通过茶叶的属性信息并结合茶叶的空间位置信息，运用SQL Sever2005集中管理安全溯源中茶叶的属性信息，利用ArcGIS进行茶叶的空间分析和属性配置，制作茶叶分区图，使得每一个地区每一种茶叶有着唯一对应的编码，并通过C#语言实现点击溯源系统的茶叶区块时便可显示茶叶唯一“身份证”—二维码，消费者再通过手机扫描二维码来追溯农产品的信息。

3 结语

(1)溯源编码方案对追溯码进行了定义。茶叶产地编码=行政区划码+地块编号，根据不同的产地名称、位置等信息，赋予茶叶产地编码不同的含义。并确定了茶叶产品唯一的身份标识—二维码，编码的载体采用QR二维码。其中二维码含载了茶叶的产地、生产环境、茶园管理等茶叶的相关信息。

(2)农产品的溯源系统涉及到二维码溯源功能，农产品地图的可视化功能以及系统的管理功能，进一步利用GIS进行空间信息分析，更好地为农产品决策提供服务。