基于GIS的广西食品抽样系统设计与实现

韦升坚 王丽 黎冬裕 黄玲 林光燎 苏倩

摘 要：目的：設计基于地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的广西食品抽样系统建设方案，清洗抽样数据建立大数据仓库，开发建设基于GIS的广西食品抽样系统。方法：通过运用GIS技术，建立大数据基础库，梳理从抽样计划制订，到实地抽样，再到抽样结果检测，提供区域安全风险等级图、区域抽样进度图、区域抽样覆盖完成实况；通过与实验室信息管理系统（Laboratory Information Management System，LIMS）的数据共享，实现抽样记录自动更新，数据自动完成清洗；通过Web Service接口技术实现抽、检数据互联互通，信息实时共享，消除信息孤岛。结果：优化了目前的国家食品安全抽样检验信息系统，生成区域安全风险等级图、区域抽样进度图、区域抽样覆盖完成实况等更直观的图像，实现抽样记录自动更新，数据自动完成清洗，提高了数据利用率，大幅缩短了抽样路程所需时间。结论：基于GIS的广西食品抽样系统为我区食品安全监管提供了数据信息保障，并大大减少了广西食品抽样的人力物力成本，成为食品安全智慧化监管不可或缺的工具。

关键词：抽样；地理信息系统（GIS）；食品安全监管

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

黨的十九大报告明确提出实施食品安全战略，让人民吃得放心[1]。近年来，我国社会发展迅速，人们生活质量不断提升，对食品安全的要求也在不断提高。当前人们的物质文化需求日益增长，食品种类愈发多样化，食品原料的丰富性更是与日俱增。我国食品领域屡屡出现的安全危机，形成的舆情事件影响着社会的安定，日趋严峻的食品安全形势对政府监管部门提出了巨大挑战[2]。食品安全抽检工作是食品安全监管的重要组成部分，但如何使抽检工作既能全领域覆盖，又不重复；既能应检尽检，又省时省力；既准确，又便捷，是亟待解决的问题。随着科学技术的快速发展，全球数据指数级增长，当今社会进入了大数据时代[3-4]。食品抽检数据录入工作由最初的人工填写纸质表格到现在的“国家食品安全抽样检验信息系统”，迈出了数据化监管的第一步，但“国家食品安全抽样检验信息系统”中地区、企业、样品等信息仅能用于简单的数据统计分析，系统没能做到让现有的数据“物尽其用”，能提取的信息有限。加上目前的“国家食品安全抽样检验信息系统”没有抽样路线优化功能，人力成本和物力成本投入大，不利于食品安全一体化监管的发展。为了更好地让数据“发光发热”，为食品安全全面监管服务，非常有必要开展基于地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的食品抽样系统研究。该系统的设计与实现，可解决人工管理档案效率低下、人工差错率高等问题[5]。

1 基于GIS的广西食品抽样系统设计

1.1 设计内容

（1）提炼设计基于GIS的广西食品抽样系统建设方案。结合抽样过程中出现的难点痛点问题，如新抽样地点路线不熟、路线导航不方便、难以找到可抽样品、信息关联相对孤立等，利用信息化技术，如大数据清洗与存储、GIS、信息接口、移动应用开发等技术，提出基于GIS的广西食品抽样系统建设方案。

（2）清洗抽样数据建立大数据仓库。通过对历年抽样数据进行清洗，构建抽样信息库、被抽样单位信息库、生产单位信息库，实现可视化坐标建立，为后续抽样工作人员提供地图搜索引导服务、抽样点位标记服务、抽样路线导航规划服务提供坚实基础，充分提高抽样效率。

（3）开发建设基于GIS的广西食品抽样系统。搭建集抽样信息、抽样单位、生产单位信息管理、抽样异常标记、实时数据同步、抽样进度统计和抽样覆盖分析于一体的信息系统，为现场抽样提供便捷服务，为抽样进度推进抽样方案制订提供帮助，实现信息化技术赋能食品安全抽样。

1.2 总体设计

1.2.1 设计原则

（1）统一标准原则。遵循国家、省、市关于食品安全抽样的相关标准和技术规范等，结合广西壮族自治区情况，符合食品安全抽检规范，业务协同、数据更新管理方法等。

（2）统筹规划原则。响应2022年5月16日广西市场监管局召开的“智慧监管专班工作视频会议”的会议精神，搭建基于GIS的广西食品抽样系统，充分达到提速、增效、减少资源浪费的效果。

（3）信息资源共享和安全保密原则。本项目搭建有移动App和后台管理系统，可通过互联网连接访问，满足外出抽样以及在抽检机构内部使用的需求。通过数据接口连通抽检机构业务管理系统，最大限度进行资源共享。基于GIS的广西食品抽样系统与抽检机构业务系统是物理隔离的，只能提供接口在授权范围内访问业务系统指定数据，可确保中心业务数据的安全。

1.2.2 系统框架设计

系统采用面向服务架构的设计思路，构建了面向抽样管理集成框架，满足抽检成果的管理和应用、业务的协同处理以及辅助决策等功能需求，系统框架包括常规的5层：基础设施层、数据层、服务层、应用层以及用户层。系统框架设计如图1所示。

1.3 基于GIS的广西食品抽样系统数据库建设

1.3.1 数据库设计

基于GIS的广西食品抽样系统数据库的设计是系统建设的重要工作之一，直接关系到系统的运行效率。数据库设计应遵循以下几点要求。

（1）数据库分层。在统一的空间参考坐标系下，对数据库按照要素、属性、图层、子库以及数据库这种层次结构进行分层。

（2）空间数据和属性数据既关联又分离，空间数据借助高德开放平台在数据库中以图层的方式进行存储，属性数据则以表结构方式存储，两者通过唯一编码进行关联。

（3）数据库的动态性和可扩展性。数据库中各类数据常需要进行更新和修改，因此数据库应具有良好的扩展性以完成数据的增加和版本的更新。基于GIS的广西食品抽样系统数据库主要包括基础地理信息库、抽样记录信息库、被抽样单位信息库以及生产单位信息库4大核心库。数据库建设内容如图2所示。

1.3.2 数据库表机构设计

基于GIS的广西食品抽样系统数据库的各类空间数据，除了地理位置信息外，还应包括丰富的属性信息。一般情况下，属性信息存储在数据库表中，因此还需对表结构进行设计，包括字段名称、字段类型、字段属性以及字段描述等。抽样记录信息库表结构见表1。

2 基于GIS的广西食品抽样系统实现内容

2.1 数据库更新管理

数据库可供管理员用于数据查询、数据导入导出、经纬度更新、添加删除区域任务配置等核心内容。GIS系统管理员通过后台管理系统可以对抽样数据进行批量汇总管理，配置区域任务，能自定义编辑更新已变更的信息及数据，将变更地址后的生产企业及被抽样单位经纬度自动更新，通过与实验室信息管理系统（Laboratory Information Management System，LIMS）的数据共享，实现抽样记录自动更新，数据自动完成清洗。

2.2 区域抽样覆盖完成实况“一张图”管理

区域抽样覆盖完成实况“一张图”管理实现了将监督、风险、评价类型的抽样任务完成情况通过一张图展示出来，登录App即可看到广西壮族自治区各个市的抽样完成情况，便于提前制订抽样计划。

2.3 重点企业管理

系统会将内置的重点企业库显示到界面上，通过不同颜色进行标识区分，抽样人员可以根据实际抽样情况用不同的色标进行标记，标记以后会自动更新状态，其他抽样人员便能即刻同步了解到该企业的最新抽样情况，为领导层决策提供重要的参考依据。

2.4 导航管理

GIS系统通过将每年抽检计划、抽检覆盖要求、广西生产企业信息及生产状态、抽检数据等信息嵌入地图中，让工作人员直观了解每个生产企业的精确位置和可选的路线，智能规划行车路线，降低走错路、走多路、走回头路以及找不到抽样单位的风险，大幅节约了抽样的时间成本和人力成本。

以2023年广西壮族自治区全区食品安全专项评价性抽检任务之一的桶装水为例，南宁市要求覆盖65家企业，桂林市35家企业，百色市50家企业，河池市31家企业，来宾市21家企业，使用基于GIS的广西食品抽样系统进行抽样后，抽样路程时间缩短了41.06%。表2对比了使用国家食品安全抽样检验信息系统和基于GIS的广西食品抽样系统覆盖企业在路程上所用的时间。

2.5 信息实时共享管理

通过数据接口连通中心业务管理系统实现抽、检数据互联互通，信息实时共享，能实时反映出企业产品的质量情况，消除信息孤岛。

3 结语

根据食品抽样实际的流程与管理需求，基于物联网和GIS技术设计了一个涵盖App和后台管理系统的广西食品抽样系统，通过对历年抽样数据进行清洗，构建抽样信息库、被抽样单位信息库、生产单位信息库，实现可视化坐标建立和对抽样工作的动态跟踪管理。该系统的设计与实现，解决了新抽样地点路线不熟、路线导航不方便、难以找到可抽样品、信息关联相对孤立等问题，提高了抽样人员的工作效率。由系统实时录入，清洗统一管理抽样数据，全面提高抽样管理的质量和效率，降低人工差错率。基于GIS的广西食品抽样系统的设计实现了管理系统设计的预期目标，具有在抽检全流程监管中应用的可行性和实用性。

参考文献

[1]人民网.习近平在中国共产党第十九次全国代表大会上的报告[EB/OL].（2017-10-28-）[2023-12-25].http：//cpc.people.com.cn/big5/n1/2017/1028/c64094-29613660.html.

[2]刘道远.食品安全监管法律责任研究[J].河南大学学报（社会科学版），2012，52（4）：61-66.

[3]宋关福，陈勇，罗强，等.GIS基础软件技术体系发展及展望[J].地球信息科学学报，2021，23（1）：2-15.

[4]SHEKHAR S S，XIONG H.Encyclopedia of GlS （Springer Reference）[M].2nd ed.Berlin：Springer，2017.

[5]王乃鋁.加强信息化建设促进食品抽检质量提升[J].中国市场监管研究，2022（10）：51-54.

基金项目：广西壮族自治区市场监督管理局科技计划项目“基于GIS的广西食品抽样系统研究”（GXSJKJ2023-16）。

作者简介：韦升坚（1980—），男，广西东兰人，本科，副主任技师。研究方向：安全技术研究管理。

通信作者：王丽（1993—），女，广西玉林人，本科，助理工程师。研究方向：食品质量安全与评价。E-mail：562736237@qq.com。