本發(fā)明涉及一種食用農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留在線溯源預(yù)警方法，特指一種基于高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息(gis)三元跨界融合技術(shù)的食品農(nóng)藥殘留在線溯源與預(yù)警視頻化方法。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們的生活水平的提高，食品安全問題越來越受到關(guān)注。市售農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留狀況關(guān)系到每個消費(fèi)者的健康安全。因此，政府部門除了不斷提高對農(nóng)產(chǎn)品殘留農(nóng)藥檢測的效率和水平，還應(yīng)及時、有效地發(fā)布檢測結(jié)果。

在由中國有關(guān)部門發(fā)布的農(nóng)藥殘留情況檢測報告中，檢測數(shù)據(jù)主要由數(shù)據(jù)表格和少數(shù)統(tǒng)計圖表來進(jìn)行表達(dá)。這些冷冰冰的數(shù)字表現(xiàn)方式一方面不能很好地反映農(nóng)藥殘留狀況在時空范圍內(nèi)的分布；另一方面，民眾無法看懂與理解，起不到對政府決策的參考作用；起不到對企業(yè)自律的指導(dǎo)作用；起不到對民眾消費(fèi)安全的參考作用，起不到對科學(xué)技術(shù)研究人員進(jìn)一步做好食品安全深入研究的啟迪作用。

另外，非靶標(biāo)農(nóng)藥殘留偵測技術(shù)的高度數(shù)字化、信息化和自動化的實現(xiàn)，產(chǎn)生了海量分析數(shù)據(jù)，向傳統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法提出了挑戰(zhàn)，急需建立新的大數(shù)據(jù)采集、傳送、統(tǒng)計和智能分析系統(tǒng)。

在數(shù)據(jù)視頻化的主要方式中，相比表格和統(tǒng)計圖表等方式，專題地圖更有優(yōu)勢。它能夠直觀表達(dá)復(fù)雜、多維、帶有空間屬性的數(shù)據(jù)。采用將檢測數(shù)據(jù)處理后制作成相應(yīng)的專題地圖的方式，能更加清晰直觀地反應(yīng)不同地域市場食品安全狀況。

目前關(guān)于農(nóng)藥殘留專題地圖及其制圖方法與規(guī)范鮮有報道，特別是有關(guān)農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測相關(guān)技術(shù)中關(guān)于融合高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息系統(tǒng)(gis)的農(nóng)藥殘留技術(shù)的在線視頻化方法尚未見報道。本發(fā)明將著重研究農(nóng)藥殘留狀況檢測數(shù)據(jù)在專題地圖上的可視化方法與關(guān)鍵技術(shù)，以及地圖語言的標(biāo)準(zhǔn)化，從而將檢測數(shù)據(jù)的表達(dá)直觀化，為政府相應(yīng)職能部門提供決策的依據(jù)和參考，也為民眾提供查詢和預(yù)警服務(wù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明①圍繞食用農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)分析中目前難以解決的數(shù)據(jù)維度多、數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜、分析要求精準(zhǔn)度高等難題，自主研發(fā)了高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息(gis)三元跨界融合技術(shù)，研發(fā)了食品中農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)采集與智能分析系統(tǒng)；②在深入分析農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)特征和分析需求的基礎(chǔ)上，建立了全國農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫和多國mrl標(biāo)準(zhǔn)等四大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)子庫；③提出了面向農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)的多維度交叉分析方法、農(nóng)藥殘留污染綜合評價與預(yù)警模型；④構(gòu)建了基于互聯(lián)網(wǎng)的全國農(nóng)藥殘留偵測平臺，將農(nóng)藥殘留檢測數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在專題地圖(地圖集或網(wǎng)絡(luò)電子地圖)中。這樣的專題地圖能夠直觀、簡單地展示全國-省級-地市-區(qū)縣五級行政區(qū)域的食用農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留安全狀況。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

基于高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息(gis)三元跨界融合技術(shù)的農(nóng)藥殘留在線溯源與預(yù)警視頻化方法，實現(xiàn)農(nóng)藥殘留信息在地圖上的直觀顯示與預(yù)警溯源。該方法包括建立基于高分辨質(zhì)譜食用農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留快速偵測方法、建立基于互聯(lián)網(wǎng)的全國農(nóng)藥殘留偵測信息共享平臺、基于全國各行政區(qū)地理信息的視頻化分析與呈現(xiàn)三部分。

所述的第一部分是基于高分辨質(zhì)譜的農(nóng)藥殘留快速偵測方法，首先采用液相色譜-四極桿-飛行時間質(zhì)譜(lc-q-tof/ms)和氣相色譜-四極桿-飛行時間質(zhì)譜(gc-q-tof/ms)建立的世界常用千種農(nóng)藥的一級精確質(zhì)量數(shù)據(jù)庫和二級碎片離子譜圖庫。然后，一次樣品制備，采用兩種高分辨質(zhì)譜檢測技術(shù)(gc-q-tofms和lc-q-tofms)同時非靶向快速偵測1200多種農(nóng)藥。

所述的第二部分是基于互聯(lián)網(wǎng)的全國農(nóng)藥殘留偵測信息共享平臺的構(gòu)建，包含多維數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)處理。

所述的構(gòu)建包含多維數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)庫包括國家農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫和四大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)子庫。

所述的四大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)子庫為多國mrl標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫、農(nóng)產(chǎn)品種類數(shù)據(jù)庫、農(nóng)藥基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、地理信息數(shù)據(jù)庫。其中多國mrl標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫主要有中國mrl、香港mrl、美國mrl、歐盟mrl、日本mrl、cacmrl，相關(guān)mrl標(biāo)準(zhǔn)241527條，包括所針對的農(nóng)藥、農(nóng)產(chǎn)品、允許最大殘留量、標(biāo)準(zhǔn)制定國家；農(nóng)產(chǎn)品種類數(shù)據(jù)庫主要包含中國分類、香港分類、美國分類、歐盟分類、日本分類、cac分類標(biāo)準(zhǔn)，具體包括農(nóng)產(chǎn)品的名稱、一級分類、二級分類信息、三級分類等信息；農(nóng)藥基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫包含基本信息、毒性信息、功能信息、化學(xué)成份、禁用信息、衍生物信息，具體包括所有檢出農(nóng)藥的名稱、cas登錄號、毒性強(qiáng)度、是否代謝產(chǎn)物及其代謝前身、是否為標(biāo)準(zhǔn)禁用；地理信息數(shù)據(jù)庫覆蓋所需的地域范圍，包括所有采樣點所屬的省級行政區(qū)劃、地級行政區(qū)劃、縣級行政區(qū)劃等詳細(xì)地址。

所述國家農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫是通過如下方法獲得：

首先，通過分布在全國各地的若干個聯(lián)盟實驗室，采用五統(tǒng)一規(guī)范操作(統(tǒng)一采樣方法、統(tǒng)一制樣方法、統(tǒng)一檢測方法、統(tǒng)一格式數(shù)據(jù)上傳，統(tǒng)一格式統(tǒng)計分析報告)，用基于高分辨質(zhì)譜的農(nóng)藥殘留快速偵測方法對18類150種食用農(nóng)產(chǎn)品實施一年四季的循環(huán)偵測，獲得相關(guān)農(nóng)藥殘留原始數(shù)據(jù)。

其次，對每一條獲得農(nóng)藥殘留原始數(shù)據(jù)需與四大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字庫中的信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，具體處理如下：①根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品種類數(shù)據(jù)庫的信息將所有農(nóng)藥代謝物替換為原農(nóng)藥名稱；②根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品種類數(shù)據(jù)庫不規(guī)范的農(nóng)產(chǎn)品名稱統(tǒng)一替換為規(guī)范名稱，并統(tǒng)一農(nóng)產(chǎn)品的分類方法；③根據(jù)多國mrl標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的信息判定每一檢測項對于不同mrl標(biāo)準(zhǔn)的檢測結(jié)果；④根據(jù)農(nóng)藥基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫信息將農(nóng)藥按性質(zhì)分類；⑤根據(jù)地理信息數(shù)據(jù)庫信息對每個采樣點定位，確定它們的詳細(xì)地理位置、所屬行政區(qū)域。

最后，農(nóng)產(chǎn)品殘留檢測數(shù)據(jù)包括三部分信息：樣品標(biāo)識信息、樣品采集地理信息、樣品檢測信息，實現(xiàn)國家農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫的動態(tài)添加與實時更新。樣品標(biāo)識信息記錄了樣品名稱、樣品編號、采樣時間等的信息；樣品采集地理信息記錄了樣品的采樣地點、采樣地點類型(超市、農(nóng)貿(mào)市場、田間)、采樣地點所在省市和縣等的信息；樣品檢測信息記錄了檢測項目名稱、檢測項目cas登錄號、檢測結(jié)果、檢測方法、tof定性得分、q-tof定性得分等的信息。樣品名稱指的是農(nóng)產(chǎn)品名稱，包括番茄、黃瓜、蘋果等150多種果蔬種類，檢測項目指的是檢測的農(nóng)藥，包括多菌靈、烯酰嗎啉、啶蟲脒、甲霜靈等1000余種常用農(nóng)藥。

所述的數(shù)據(jù)處理是建立“數(shù)據(jù)獲取-信息補(bǔ)充-衍生物合并-禁藥處理-污染等級判定”的數(shù)據(jù)融合與處理模型，實現(xiàn)對農(nóng)藥多殘留檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行快速在線采集、融合、以及參照多國農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)mrl的精準(zhǔn)判定。

所述的第三部分是基于全國各行政區(qū)地理信息的視頻化分析與呈現(xiàn)，包含將國家農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行統(tǒng)計和變換處理、地圖視頻化處理，形成專題地圖。

所述的全國各行政區(qū)地理信息主要包括底圖數(shù)據(jù)、居民地、主要水系、境界，底圖數(shù)據(jù)采用全國行政區(qū)劃圖、省級行政區(qū)劃圖、市級行政區(qū)劃圖、縣級行政區(qū)劃圖。政區(qū)境界由國家測繪局網(wǎng)站下載的“中國政區(qū)圖矢量版”經(jīng)過轉(zhuǎn)換格式得到。居民地、水系由國家測繪局網(wǎng)站下載的“中國1：400萬標(biāo)準(zhǔn)底圖jpg”數(shù)字化得到。

所述將國家農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行統(tǒng)計和變換處理，統(tǒng)計處理包括最大值、最小值、平均值、中值等的計算，例如檢出地區(qū)數(shù)最多的n種農(nóng)藥的查詢，檢出農(nóng)藥平均頻次數(shù)最多的n種蔬菜，中國標(biāo)準(zhǔn)下超標(biāo)倍數(shù)最大的n種農(nóng)藥等的統(tǒng)計；變換處理包括統(tǒng)計數(shù)據(jù)選擇，統(tǒng)計圖表的類型選擇、樣式修改、顏色搭配等和分級圖中的分級方法、

分級數(shù)量、分級色系等的選擇。具體的統(tǒng)計指標(biāo)和變換處理方法主要有農(nóng)藥偵測概況、檢出農(nóng)藥分析、不同mrl標(biāo)準(zhǔn)比較三個方面，具體內(nèi)容和表示方法如表1所示。

表1國家農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行統(tǒng)計和變換處理

所述地圖視頻化處理包括：地圖圖形語言的標(biāo)準(zhǔn)化、地圖色彩語言的標(biāo)準(zhǔn)化、圖表交互和地圖交互。

所述地圖圖形語言的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計包括：

1)不同區(qū)域的地理底圖；同一城市的不同專題地圖采用同一地理底圖；

2)在圖表中按一定邏輯順序進(jìn)行排列要素；

3)在整個圖組中較少使用某一專題地圖表示方法；

4)某一專題要素在不同圖組的相同位置以系列圖的形式出現(xiàn)，使用同一套符號系統(tǒng)。

所述地圖色彩語言的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計包括：

1)對“未檢出農(nóng)藥”“檢出但未超標(biāo)”“檢出且超標(biāo)”樣品的符號設(shè)色：按照色彩的通感及其象征意義，選用象征安全的綠色代表“未檢出農(nóng)藥”；選用相對比較安全但有警示意義的黃色代表“檢出但未超標(biāo)”；選用表示危險的紅色代表“檢出且超標(biāo)”；

2)對“低毒農(nóng)藥”“中毒農(nóng)藥”“高毒農(nóng)藥”“劇毒農(nóng)藥”的符號設(shè)色：對“低毒”“中毒”“高毒”依次按照黃色、橙色、紅色進(jìn)行設(shè)色，“劇毒農(nóng)藥”一項使用本身具有“有毒”象征意義的紫色進(jìn)行標(biāo)識；

3)“非禁藥”“禁藥”的符號設(shè)色：“非禁藥”使用綠色表示，“禁藥”使用紅色表示。

4)關(guān)于國家和地區(qū)的代表設(shè)色：采用不同的色彩來表示不同國家和地區(qū)的對比。

所述的圖表交互包括統(tǒng)計圖表和分級圖表的定制、統(tǒng)計指標(biāo)和分級指標(biāo)的選擇和過濾、鼠標(biāo)懸停顯示詳細(xì)信息三部分。

所述的統(tǒng)計圖表和分級圖表的定制是指根據(jù)用戶需求對統(tǒng)計符號和分級符號樣式信息進(jìn)行選擇，如符號類型和色彩、大小、透明度、厚度、圓率、環(huán)率、分級數(shù)量、模型、色系等，進(jìn)而解析繪制生成新的專題地圖，顯示專題圖定制后的效果。

所述的統(tǒng)計指標(biāo)和分級指標(biāo)的選擇和過濾是根據(jù)用戶需求對統(tǒng)計專題類別和表1中圖表名的選擇，將統(tǒng)計指標(biāo)和分級指標(biāo)生成專題地圖。

所述的鼠標(biāo)懸停提示詳細(xì)信息包括區(qū)域和提示信息，提示信息為繪制符號、繪制圖例和返回圖表各部分區(qū)域及其代表信息。

所述的地圖交互包括地圖基本交互和區(qū)域間的互聯(lián)互通。所述地圖基本交互包括地圖的瀏覽、放縮、平移、復(fù)原等；所述的區(qū)域間的互聯(lián)互通是指實現(xiàn)同一內(nèi)容不同區(qū)域的專題圖間的相互切換，首先通過區(qū)劃行政編碼加專題圖內(nèi)容編碼對專題圖編碼，其次獲取目標(biāo)區(qū)域編碼，確定目標(biāo)專題圖圖名，最后生成目標(biāo)專題地圖。

所述形成專題地圖為根據(jù)客戶需求設(shè)計，將農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)簡明直觀地表現(xiàn)在地圖上的實物地圖或電子地圖。包括如下步驟：

第一步，統(tǒng)計用戶在數(shù)據(jù)庫中選擇需要統(tǒng)計的內(nèi)容，統(tǒng)計內(nèi)容可以是一張二維統(tǒng)計數(shù)據(jù)表，統(tǒng)計內(nèi)容中有很多統(tǒng)計指標(biāo)，例如不同標(biāo)準(zhǔn)下農(nóng)藥殘留情況表中含有中國、歐盟、日本標(biāo)準(zhǔn)下的超標(biāo)樣品數(shù)、檢出未超標(biāo)樣品數(shù)、未檢出樣品數(shù)、超標(biāo)率、合格率、檢出率等20項統(tǒng)計指標(biāo)，統(tǒng)計內(nèi)容確定后，通過統(tǒng)計表中統(tǒng)計單元的行政級別可自動獲取需要的地理底圖數(shù)據(jù)；

第二步，在線專題圖適合單屏單任務(wù)的信息傳達(dá)模式，通過圖表交互，用戶需要選擇用于此次地圖可視化內(nèi)容的數(shù)據(jù)指標(biāo)，包括統(tǒng)計數(shù)據(jù)指標(biāo)和分級數(shù)據(jù)指標(biāo)，選定統(tǒng)計數(shù)據(jù)指標(biāo)和分級數(shù)據(jù)指標(biāo)后，系統(tǒng)會進(jìn)行查詢分析，引導(dǎo)用戶選取最合適的統(tǒng)計圖表和分級圖類型；

第三步，統(tǒng)計圖表和分級圖類型確定后，通過地圖交互，統(tǒng)計用戶可以對它們進(jìn)行樣式設(shè)置后，即可觀看屏幕輸出的專題地圖，并可以添加圖例，保存出圖；

第四步，如果統(tǒng)計內(nèi)容選擇不合適，或者需要進(jìn)行統(tǒng)計圖表或分級圖類型樣式的設(shè)置，該系統(tǒng)支持即改即看。

專題地圖強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)的空間分布特征，極大提高了信息傳輸效率，深度發(fā)掘了農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留情況在市場上分布的潛在規(guī)律，從而實現(xiàn)以下功能：第一，從多空間分辨率，全國—省級—地市級多尺度表達(dá)農(nóng)作物農(nóng)藥殘留特征地圖視頻化；第二，按照不同農(nóng)產(chǎn)品類型對各類農(nóng)藥殘留特征進(jìn)行統(tǒng)計分析與制圖；第三，反映各類農(nóng)藥殘留在空間上和農(nóng)作物類型上的分布特征與數(shù)量指標(biāo)；第四，參照不同國家的mrl標(biāo)準(zhǔn)，按地區(qū)和農(nóng)產(chǎn)品種類展現(xiàn)農(nóng)藥殘留超標(biāo)情況。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明提出了高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息三元跨界融合技術(shù)農(nóng)藥殘留大數(shù)據(jù)在線數(shù)據(jù)采集、結(jié)果判定、統(tǒng)計分析和報告制作的全過程信息化、自動化、大大提高了分析的深度、精準(zhǔn)度和效率。

2、為常用1200多種農(nóng)藥的每一種都建立了一個自身獨有的電子身份證(電子識別標(biāo)準(zhǔn))，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留的檢測，以電子標(biāo)準(zhǔn)取代農(nóng)藥實物標(biāo)準(zhǔn)作參比的傳統(tǒng)鑒定方法，實現(xiàn)了非靶標(biāo)農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)的跨躍式發(fā)展。

3、解決了“多國mrl標(biāo)準(zhǔn)—農(nóng)產(chǎn)品分類—千余種農(nóng)藥特性”的關(guān)聯(lián)存儲與查詢關(guān)鍵技術(shù)。

4、現(xiàn)代地圖作為大數(shù)據(jù)與用戶之間的交界面和交流方式，應(yīng)具備自適應(yīng)、交互反應(yīng)等功能、具備用戶及使用的情景感知能力、考慮制圖與用圖主客體一體化認(rèn)知需求。本系統(tǒng)建立了統(tǒng)計類專題地圖的在線定制模式，支持用戶自主選擇和過濾統(tǒng)計數(shù)據(jù)以凸顯興趣數(shù)據(jù)或關(guān)鍵數(shù)據(jù)；支持用戶定制專題地圖符號類型和色彩，提高數(shù)據(jù)展示和大數(shù)據(jù)分析能力。

5、市售食用農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留情況系列專題圖(實物地圖、電子地圖)能科學(xué)、直觀地展示市售食用農(nóng)產(chǎn)品的安全狀況，方便政府部門監(jiān)管，指導(dǎo)大眾消費(fèi)方向，具有極其重要的科學(xué)意義和廣泛的商業(yè)應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1農(nóng)藥殘留視頻化技術(shù)路線。

圖2農(nóng)藥殘留偵測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

圖3我國農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測在線制圖系統(tǒng)。

圖4原始數(shù)據(jù)的概念模型。

圖5主要的制圖流程。

圖6需要制作的專題地圖的內(nèi)容結(jié)構(gòu)。

圖7地圖語言的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。

圖8農(nóng)產(chǎn)品符號設(shè)計。

圖9視頻化溯源與預(yù)警實例，(a)按產(chǎn)地溯源與預(yù)警，(b)按農(nóng)藥溯源與預(yù)警，(c)按農(nóng)產(chǎn)品類型溯源與預(yù)警。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息(gis)三元跨界融合技術(shù)，研發(fā)了目標(biāo)農(nóng)藥-食品名稱-食品產(chǎn)地等多維空間農(nóng)藥殘留視頻化溯源軟件。

如圖1-圖5所示，本發(fā)明將地理數(shù)據(jù)與農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)驅(qū)動方式下中國地圖新應(yīng)用，圖1所示，其主要技術(shù)包括：第一，從多空間分辨率，全國—省級—地市級多尺度表達(dá)農(nóng)作物農(nóng)藥殘留特征。第二，按照不同農(nóng)產(chǎn)品類型對各類農(nóng)藥殘留特征進(jìn)行統(tǒng)計分析與制圖。第三，反映各類農(nóng)藥殘留在空間上和農(nóng)作物類型上的分布特征與數(shù)量指標(biāo)。第四，參照中國、歐盟和日本等多國mrl標(biāo)準(zhǔn)，按地區(qū)和農(nóng)產(chǎn)品種類展現(xiàn)農(nóng)殘超標(biāo)情況。從而研發(fā)了高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+gis多元技術(shù)融合，設(shè)計編制了目標(biāo)農(nóng)藥—食品名稱—食品產(chǎn)地等多維空間特征的視頻化系統(tǒng)，現(xiàn)已形成兩個產(chǎn)品，31省會/直轄市市售水果蔬菜農(nóng)藥殘留水平地圖集，如圖3，我國農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留在線制圖系統(tǒng)，如圖9，從而實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留檢測、溯源和預(yù)警三個關(guān)鍵點的“智慧一張圖”管理，這是一種我國農(nóng)藥殘留風(fēng)險溯源的有效工具。

用液相色譜-四極桿-飛行時間質(zhì)譜(lc-q-tof/ms)和氣相色譜-四極桿-飛行時間質(zhì)譜(gc-q-tof/ms)實現(xiàn)了世界常用1200多種農(nóng)藥(具體農(nóng)藥種類如公開號為cn105738460a、cn105628839a兩個專利中所列的農(nóng)藥)的一級精確質(zhì)量數(shù)據(jù)庫、二級碎片離子譜圖庫。在此基礎(chǔ)上，為1200多種農(nóng)藥的每種都建立了一個自身獨有的電子身份證(電子識別標(biāo)準(zhǔn))，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留的檢測，以電子標(biāo)準(zhǔn)取代農(nóng)藥實物標(biāo)準(zhǔn)作參比的傳統(tǒng)鑒定方法，實現(xiàn)了非靶標(biāo)農(nóng)藥殘留檢測技術(shù)的跨躍式發(fā)展。

構(gòu)建了多國農(nóng)藥殘留限量(mrl)標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)產(chǎn)品分類、千余種農(nóng)藥特性、中國地理信息四大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)子庫。提出的基于“多國mrl標(biāo)準(zhǔn)—農(nóng)產(chǎn)品分類—千余種農(nóng)藥特性”的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)存儲與查詢模型，將四大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)子庫建立關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)存取與調(diào)用，為農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果的判定提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

設(shè)計農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，構(gòu)建國家農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫。提出的“數(shù)據(jù)獲取-信息補(bǔ)充-衍生物合并-禁藥處理-污染等級判定”的數(shù)據(jù)融合與處理模型，實現(xiàn)了對農(nóng)藥多殘留檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行快速在線采集、融合、以及參照多國農(nóng)藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn)(mrl)的精準(zhǔn)判定，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫的動態(tài)添加與實時更新，為國家食品安全決策提供了科學(xué)數(shù)據(jù)的依據(jù)。設(shè)計的農(nóng)藥殘留偵測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖2所示，所述農(nóng)藥殘留偵測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用基于瀏覽器/服務(wù)器的三層架構(gòu)，采用asp.net技術(shù)，實現(xiàn)偵測結(jié)果的自動上傳及污染等級判定，建立了國家農(nóng)藥殘留偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫。其工作原理如下：①獲取偵測結(jié)果原始數(shù)據(jù)；②對農(nóng)藥、地域和農(nóng)產(chǎn)品分類信息進(jìn)行補(bǔ)充；③進(jìn)行衍生物合并、農(nóng)藥毒性分類處理；④根據(jù)各國或地區(qū)組織的mrl進(jìn)行污染等級判定；⑤形成結(jié)果記錄并存入偵測結(jié)果數(shù)據(jù)庫。

通過地理數(shù)據(jù)與農(nóng)藥檢測數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，完成了農(nóng)藥殘留數(shù)據(jù)驅(qū)動方式下中國地圖新應(yīng)用—31省會/直轄市市售水果蔬菜農(nóng)藥殘留水平地圖集和農(nóng)藥殘留在線制圖系統(tǒng)，實現(xiàn)了農(nóng)藥殘留檢測、溯源和預(yù)警三個關(guān)鍵點的“智慧一張圖”管理，為產(chǎn)業(yè)自律、政府監(jiān)管和第三方監(jiān)督，提供基于空間視頻化的科學(xué)數(shù)據(jù)支撐，構(gòu)建了面向“全國—省—市(區(qū))”多尺度的開放式專題地圖表達(dá)框架，既便于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的匯聚，也實現(xiàn)未來數(shù)據(jù)的動態(tài)添加和實時更新。

現(xiàn)代地圖作為大數(shù)據(jù)與用戶之間的交界面和交流方式，應(yīng)具備自適應(yīng)、交互反應(yīng)等功能、具備用戶及使用的情景感知能力、考慮制圖與用圖主客體一體化認(rèn)知需求。本發(fā)明建立了統(tǒng)計類專題地圖的在線定制模式，支持用戶自主選擇和過濾統(tǒng)計數(shù)據(jù)以凸顯興趣數(shù)據(jù)或關(guān)鍵數(shù)據(jù)；支持用戶定制專題地圖符號類型和色彩，提高數(shù)據(jù)展示和大數(shù)據(jù)分析能力。如表2所示，通過分析發(fā)現(xiàn)了20項非常有意義的統(tǒng)計指標(biāo)。形象直觀地展示我國主要農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留現(xiàn)狀水平，實現(xiàn)了農(nóng)藥數(shù)據(jù)多維統(tǒng)計屬性和空間位置屬性的融合。地圖制作流程如圖5所示，地圖制作效果如圖9a、b、c所示。

具體地，從原始的農(nóng)藥檢測數(shù)據(jù)到最終的專題地圖需經(jīng)歷四個階段：需求調(diào)查、數(shù)據(jù)處理和變換，地圖語言的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，地圖綜合設(shè)計。主要過程的細(xì)節(jié)如圖4、5、6所示，后面的文字?jǐn)⑹鲈敿?xì)介紹了各階段。

表220項統(tǒng)計指標(biāo)

實施例

本發(fā)明中利用高分辨質(zhì)譜+互聯(lián)網(wǎng)+地理信息設(shè)計的農(nóng)藥殘留在線溯源與預(yù)警視頻化地圖主要供四種人群使用：

(1)政府機(jī)構(gòu)。這些地圖的設(shè)計都是為了讓政府機(jī)關(guān)(尤其是質(zhì)量監(jiān)督部門)快速、準(zhǔn)確地掌握食品安全狀況，使其監(jiān)管更具針對性。

(2)企業(yè)自律。使企業(yè)了解到農(nóng)藥使用的科學(xué)性存在問題，以便及時改正，科學(xué)用藥、施藥。

(3)消費(fèi)者。消費(fèi)者通常對某些種類的食物的安全性給予更多的關(guān)注，實現(xiàn)第三方監(jiān)督、社會共治。這種信息，可以引導(dǎo)公眾安全購物，是強(qiáng)烈要求。

(4)研究人員。對研究人員來說，可以對不同國家和地區(qū)的食品安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較分析，有助于確定這些國家在食品安全監(jiān)管中的薄弱環(huán)節(jié)，為標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)和更新提供投入。

本發(fā)明實施例中，收集了來自中國46個城市的農(nóng)藥檢測數(shù)據(jù)和中國、日本和歐盟的mrl(最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn))用于專題地圖設(shè)計。每個城市的專題地圖包括三方面內(nèi)容：采樣狀況，農(nóng)藥檢出狀況和不同標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。由于地圖集中共包含552個地圖，即每個城市12幅地圖，地圖數(shù)量過多，因此本發(fā)明只用兩個地圖作為案例來顯示地圖設(shè)計過程。

設(shè)計步驟如下：

1、檢測數(shù)據(jù)采集來源

本發(fā)明中的數(shù)據(jù)來自中國“十二五”國家科技支撐計劃項目“食品中農(nóng)藥化學(xué)污染物高通量偵測技術(shù)研究與示范”，共采集了全國46個城市1109個農(nóng)產(chǎn)品售賣點出售的22508例樣品(如圖1)，用液(氣)相色譜-四極桿-飛行時間質(zhì)譜檢測法對樣品中殘留的1200多種農(nóng)藥的含量進(jìn)行測定。按五統(tǒng)一規(guī)范操作(統(tǒng)一采樣、統(tǒng)一制樣、統(tǒng)一檢測方法、統(tǒng)一格式數(shù)據(jù)上傳，統(tǒng)一格式統(tǒng)計分析報告)，共獲得包括采樣點、農(nóng)產(chǎn)品、農(nóng)藥、檢測標(biāo)準(zhǔn)等5大類20項指標(biāo)數(shù)據(jù)，作為本發(fā)明的原始檢測數(shù)據(jù)。

原始檢測數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含以下五方面的內(nèi)容：

農(nóng)產(chǎn)品屬性信息：包括所有種類農(nóng)產(chǎn)品的名稱、一級分類、二級分類等信息。

農(nóng)藥屬性信息：包括所有檢出農(nóng)藥的名稱、cas碼、毒性強(qiáng)度、是否代謝產(chǎn)物及其代謝前身、是否為中國標(biāo)準(zhǔn)禁用。

采樣點地域信息：包括所有采樣點所屬的省級行政區(qū)劃、地級行政區(qū)劃、縣級行政區(qū)劃、詳細(xì)地址。

檢測標(biāo)準(zhǔn)信息：包括所針對的農(nóng)藥、農(nóng)產(chǎn)品、允許最大殘留量、標(biāo)準(zhǔn)制定國家。

檢測結(jié)果數(shù)據(jù)：包括樣品編號、名稱、采樣點名稱、采樣點所屬行政區(qū)劃、所屬農(nóng)產(chǎn)品種類、檢測方法、殘留農(nóng)藥種類、殘留量等信息。注意，這里的每一條數(shù)據(jù)只針對一例樣品中的一種殘留農(nóng)藥，如果一例樣品中有多種農(nóng)藥殘留，則會產(chǎn)生多條數(shù)據(jù)；若一例樣品中沒有檢測出農(nóng)藥殘留，則會有一條表達(dá)為“未檢出”的數(shù)據(jù)。

其概念模型如圖4。其中帶*的變量為特征變量，灰色的變量因為數(shù)據(jù)問題尚未加入到本次研究中，待將來有合適數(shù)據(jù)時可以加入本研究。

2、地圖可視化流程

從原始的農(nóng)藥檢測數(shù)據(jù)到最終的專題地圖，需經(jīng)歷四個階段：需求調(diào)查、數(shù)據(jù)處理和變換，地圖語言的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計與地圖綜合設(shè)計。主要過程的細(xì)節(jié)如圖5所示，并詳細(xì)介紹了各階段。

(1)需求調(diào)查

在這一步中，系列地圖的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容是根據(jù)需求調(diào)查和數(shù)據(jù)分析的結(jié)果確定的。本發(fā)明考慮到客戶的要求，政府官員和研究人員，發(fā)現(xiàn)信息有三方面的強(qiáng)烈要求：采樣情況、農(nóng)藥檢測信息、監(jiān)測結(jié)果在不同國家或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。在這種情況下，從一個城市的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，12幅地圖和13幅統(tǒng)計圖表，形成一個地圖組。專題地圖的內(nèi)容結(jié)構(gòu)可以呈現(xiàn)如圖9所示。

(2)數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)分析是指所有將原始數(shù)據(jù)經(jīng)過計算轉(zhuǎn)化成可用于制圖的綜合性數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理中，本發(fā)明通過功能分類的數(shù)據(jù)，并采用不同的計算策略，以獲得高度集成的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)一步篩選，以制定具體的制圖數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，以及如何根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。最后，綜合設(shè)計是基于地圖數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

在這項研究中的專題制圖主要是屬于統(tǒng)計制圖的范疇，用常見的統(tǒng)計包括計數(shù)、分類、分級、求和、期望和百分比等不同的統(tǒng)計方法從不同的角度和不同的程度上描述一個現(xiàn)象。數(shù)據(jù)功能和地圖目標(biāo)需要納入當(dāng)翻譯原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為地圖設(shè)計和開發(fā)地圖數(shù)據(jù)。在計算中集成了多種統(tǒng)計方法，以確保最終的數(shù)據(jù)是高度集成的。

例如，要知道在城市a中檢測到的農(nóng)藥的種類數(shù)，樣品分為五組：未檢出農(nóng)藥，檢出1種，2至5種農(nóng)藥，6至10種農(nóng)藥和超過10種農(nóng)藥檢測樣品。之后，計算各組的樣品數(shù)量，并計算各組樣品在總樣品數(shù)中的百分比。在本例中，多種統(tǒng)計方法，如計數(shù)，分級，求和和百分比來描述每個數(shù)據(jù)集的行政區(qū)域的特點。結(jié)果可以讓讀者對于農(nóng)產(chǎn)品中使用的農(nóng)藥的類型有一個簡單明了地認(rèn)知。

(3)地圖語言的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

系列專題地圖的開發(fā)需要嚴(yán)謹(jǐn)性和一致性。因此，地圖元素的設(shè)計需要受到全面的控制。在地圖的符號和注釋構(gòu)成地圖的語言系統(tǒng)，它可以分為基于他們的介紹3種地圖語言：圖形語言、色彩語言和文字語言。文字語言是相對容易理解和掌握，而其他兩種語言的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)是一個比較復(fù)雜的問題。從篩選出的制圖數(shù)據(jù)可以確定出需要進(jìn)行統(tǒng)一的符號，從而進(jìn)行有針對性的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計是地圖中最重要的一步，因為它的風(fēng)格與地圖符號系統(tǒng)的統(tǒng)一直接相關(guān)。地圖語言標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的關(guān)鍵使得設(shè)計的符號同時符合美學(xué)理論和地圖語言系統(tǒng)理論的要求。因此，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計將在下面詳細(xì)討論。

(4)綜合設(shè)計

這一步有兩個任務(wù)。首先，設(shè)計不需要標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的元素，例如，統(tǒng)計圖表，區(qū)域的等級底色等，其次是頁面布局設(shè)計，這是地圖集設(shè)計所必須的。

進(jìn)一步，地圖語言標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計實現(xiàn)：

系列專題地圖的制作要求嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)一協(xié)調(diào)性，因此設(shè)計時需要對地圖的要素設(shè)計進(jìn)行總體把控。地圖中的符號、注記等要素構(gòu)成了地圖語言，而地圖的語言按照表達(dá)方式的不同分為地圖的圖形語言、色彩語言和文字語言。除了文字語言較易于理解和掌握之外，另外兩種地圖語言在地圖可視化設(shè)計中如何進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)化是一個比較復(fù)雜的問題?？梢愿鶕?jù)篩選出的制圖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的要素所具有的特征，從而有針對性地進(jìn)行專題地圖標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。具體步驟如下：

(1)地圖圖形語言的標(biāo)準(zhǔn)化

地圖圖形語言包括地圖符號的形狀、方向、排列等圖形變量。根據(jù)上文篩選后的專題制圖數(shù)據(jù)進(jìn)行審查，可發(fā)現(xiàn)以下幾方面內(nèi)容需要進(jìn)行圖形上的統(tǒng)一設(shè)計，并進(jìn)一步形成制圖標(biāo)準(zhǔn)：

1)不同區(qū)域的地理底圖。同一城市的不同專題地圖須采用同一地理底圖，以方便讀者對不同專題要素之間的對比。例如圖9的(a)(b)(c)地圖中不同地區(qū)省份的底紋顏色不同，但同一地區(qū)的底紋必須相同。

2)在圖表中需要按一定邏輯順序進(jìn)行排列的要素。例如：對于檢測結(jié)果的排序，先后順序應(yīng)為未檢出、檢出但未超標(biāo)、檢出且超標(biāo)(圖7a所示)；對于農(nóng)藥毒性和是否禁藥的排序，應(yīng)為：低毒農(nóng)藥、中毒農(nóng)藥、高毒農(nóng)藥、劇毒農(nóng)藥(圖7b所示)以及非禁藥、禁藥(圖7c所示)；農(nóng)藥類別排序，應(yīng)為殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、昆蟲驅(qū)避劑、植物生長調(diào)節(jié)劑、增效劑等；各國標(biāo)準(zhǔn)的排序，應(yīng)為中國標(biāo)準(zhǔn)、歐盟標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)等(圖7d所示)。

3)某一專題地圖表示方法在整個圖組中使用較少，易于給讀者留下較為深刻的印象的專題地圖符號。例如采樣點分布圖中采樣點的符號等，如圖8所示。

4)某一專題要素在不同圖組的相同位置以系列圖的形式出現(xiàn)，需要使用同一套符號系統(tǒng)。例如不同城市的各縣區(qū)超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品分布圖中，各種農(nóng)產(chǎn)品的符號使用同一套符號實現(xiàn)。

(2)地圖色彩語言的標(biāo)準(zhǔn)化

專題地圖的色彩與普通圖畫的色彩作用不同，在于專題地圖的色彩常帶有特殊信息，如數(shù)量、屬性等。例如級別底色和質(zhì)別底色等(例如圖9三幅圖中檢出的農(nóng)藥品種越多的地區(qū)使用的顏色越深)。因此，專題地圖的色彩語言是專題地圖的地圖語言中不可或缺的一部分。

從藝術(shù)角度來說，專題地圖的色彩設(shè)計當(dāng)然是越豐富越美觀越好，但在專題地圖的設(shè)計中，一些重要的專題符號需要進(jìn)行統(tǒng)一的色彩設(shè)計，并將其標(biāo)準(zhǔn)化，不僅便于信息的高效傳達(dá)，還增加了系列專題地圖的統(tǒng)一協(xié)調(diào)性。例如檢出農(nóng)藥品種數(shù)相當(dāng)?shù)牡貐^(qū)使用統(tǒng)一色彩。

這類專題符號用色，通常是有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，或者有一些公認(rèn)的色彩的通感或象征意義。

色彩的通感指的是色彩能夠給人帶來的來源于生活中的具體事物或具體感受的聯(lián)想。比如：紅色能令人聯(lián)想到血液、太陽等，綠色能令人聯(lián)想到葉片、樹林等，藍(lán)色能令人聯(lián)想到天空、海洋等。由色彩的通感，可以進(jìn)一步抽象為色彩的象征意義。例如交通燈的紅黃綠三種色彩，紅色是血液的顏色，引申為危險、禁止等意義；黃色是自然界常見的警示色，引申為警告；綠色是葉片的色彩，因《圣經(jīng)》中有鴿子銜著橄欖枝以示世界和平安定的描述，故引申為和平、安全等意義。

按照上述定義，本發(fā)明涉及的系列專題地圖中，有以下意義的符號在色彩應(yīng)用時適宜進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計并進(jìn)一步形成制圖標(biāo)準(zhǔn)：

1)“未檢出農(nóng)藥”“檢出但未超標(biāo)”“檢出且超標(biāo)”樣品的符號設(shè)色。按照色彩的通感及其象征意義，可選用象征安全的綠色代表“未檢出農(nóng)藥”；選用相對比較安全但有警示意義的黃色代表“檢出但未超標(biāo)”；選用表示危險的紅色代表“超標(biāo)”。如圖7a所示。

2)“低毒農(nóng)藥”“中毒農(nóng)藥”“高毒農(nóng)藥”“劇毒農(nóng)藥”的符號設(shè)色。農(nóng)藥毒性的分級依照的指標(biāo)是農(nóng)藥對人類的致死量，致死量越低毒性越高。這是一種順序量表，理應(yīng)用同一色相的不同明度或飽和度來進(jìn)行色彩的區(qū)分。但因食品安全事關(guān)重大，需要用更加突出的色相變量來進(jìn)行區(qū)別表示。由于農(nóng)藥毒性的設(shè)色不能使用代表安全的綠色，“低毒”“中毒”“高毒”依次按照黃色、橙色(黃色和紅色的中間色)、紅色進(jìn)行設(shè)色，剩下的“劇毒農(nóng)藥”一項使用本身具有“有毒”象征意義的紫色進(jìn)行標(biāo)識，如圖7b所示

3)“非禁藥”“禁藥”的符號設(shè)色。農(nóng)藥按照是否被法律禁止使用分為“非禁藥”“禁藥”。按照通常的色彩象征意義，“非禁藥”使用綠色表示，“禁藥”使用紅色表示，如圖7c。

4)關(guān)于國家和地區(qū)的代表色。為了展現(xiàn)不同的國家和地區(qū)的農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別，需要用不同的色彩來表示不同國家和地區(qū)的對比。本文中可用于參照的標(biāo)準(zhǔn)有“中國標(biāo)準(zhǔn)”“歐盟標(biāo)準(zhǔn)”“日本標(biāo)準(zhǔn)”三個地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。中國的吉祥色是紅色，歐洲的森林覆蓋率較高，日本是一個海洋國家，因此中、歐、日的色彩分別賦為紅色、綠色、藍(lán)色，如圖7d。

據(jù)此設(shè)計出的中國農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留視頻化實例如圖9所示，圖9(a)為“全國—省—市(區(qū))”多空間分辨率農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留產(chǎn)地溯源與預(yù)警視頻化地圖，從多空間分辨率—國家尺度、省區(qū)尺度和區(qū)縣尺度等多維度表達(dá)農(nóng)作物農(nóng)藥殘留特征。圖9(b)為全國按農(nóng)藥溯源的農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留視頻化地圖，全國檢出排前10的農(nóng)藥品種(lc-q-tofms)：吡蟲啉、苯醚甲環(huán)唑、甲基硫菌靈、霜霉威、烯酰嗎啉、甲霜靈、戊唑醇、啶蟲脒、嘧霉胺。圖9(c)為全國按農(nóng)產(chǎn)品類型農(nóng)藥殘留視頻化地圖，全國檢出農(nóng)藥品種排前10的蔬菜(lc-q-tofms)：芹菜、青椒、番茄、黃瓜、豆角、生菜、茼蒿、菠菜、白菜、韭菜。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。