一种基于多重放射环的农产品农残检测数据的可视化方法与流程

本发明涉及一种基于多重放射环的农产品农残检测数据的可视化方法，属于计算机图形学与可视化技术领域。

技术背景

在食品安全检测中，判断一个农产品是否安全，对其农药化学污染物残留量的检测数据(简称农残检测)是重要判定依据。在农残检测中，采用正确的化学检测方法可获知送检样品中某种农药化学物的含量，然后根据mrl标准判定样品是否合格。

为规范农产品安全检测，中国、美国、日本、欧盟、中国香港、cac(codexalimentariuscommission，国际食品法典委员会)均制定了mrl(maximumresiduelimit，最大残留限量)标准。送检样品中的农药化学物含量超出mrl标准，则为不合格。由于各种原因，各国各地区制定的mrl标准并不相同，同一农残检测结果数据，在某些标准下判定结果为未超标，但在其他标准下的判定结果可能为超标。

在对农产品安全进行评估时，一般会对各种农产品进行不同批次采样，对样品的超标情况进行评估。由于涉及的数据较多，针对同一批次的样品，其在不同mrl标准下判定结果进行可视化的对比展示是个难题。目前，在已公开的文献中，还未发现相关技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种基于多重放射环的农产品农残检测数据的可视化方法，用于多mrl标准下的农残检测数据判定结果的可视化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提出的一种针对农残检测数据的多重放射环对比可视化方法，包含如下步骤：

步骤1：对待检测农产品进行采样，获得待检测农产品的采样样本。

步骤2：针对步骤1中采集的待检测农产品的采样样本，依次对其进行农残检测。每种待检测农产品对应1个以上采样样本；每个采样样本对应1种以上农药化学物检测值。

步骤3：根据步骤2的农残检测结果，逐一将待检测农产品的采样样本分为高剧毒农药化学物检出类、中低毒农药化学物检出类和无农药化学物检出类3种类别。具体划分方法为：

当农产品采样样本中检测出1种以上高毒或剧毒农药化学物，则将该农产品采样样本归类为高剧毒农药化学物检出类。

当农产品采样样本中检测出1种以上中毒或低毒农药化学物，则将该农产品采样样本归类为中低毒农药化学物检出类。

当农产品采样样本中未检测出任何低毒、中毒、高毒或剧毒农药化学物，则将该农产品采样样本归类为无农药化学物检出类。

农药化学物毒性中的剧毒、高毒、中毒、低毒根据世界卫生组织推荐的农药危害分级标准确定。即：根据农药化学物的急性经口和经皮ld50值(大鼠，下同)，分固体和液体两种存在形态对农药产品的危害进行分级，如表1所示。

表1世界卫生细织的农药危害分级标准

步骤4：分别计算高剧毒农药化学物检出类、中低毒农药化学物检出类和无农药化学物检出类中的采样样本数量与全部农产品采样样本数量的比值，分别用符号p1、p2和p3表示。

步骤5：根据高剧毒农药化学物检出类、中低毒农药化学物检出类和无农药化学物检出类中的采样样本数量与全部农产品采样样本数量的比值p1、p2和p3 绘制圆饼图，具体为：

步骤5.1：确定该圆饼图的半径；全部待检测农产品采样样本的数量与该圆饼图的半径成正比。

步骤5.2：在圆饼图中分别为高剧毒农药化学物检出类、中低毒农药化学物检出类和无农药化学物检出类分配一个扇形区域，分别用符号a、b和c表示，其面积之比为p1∶p2∶p3。

步骤5.3：为每个扇形区域使用不同网格线或不同颜色进行填充。

步骤6：分别计算高剧毒农药化学物检出类别和中低毒农药化学物检出类别的检出情况评估值。

所述检出情况评估值的计算方法包括：

(1)高剧毒农药化学物检出类别或中低毒农药化学物检出类别中农产品采样样本中所含农药化学物种类数即为对应类别的检出情况评估值；

(2)高剧毒农药化学物检出类别或中低毒农药化学物检出类别中农产品采样样本中所含农药化学物的最高检出频次即为对应类别的检出情况评估值；

(3)高剧毒农药化学物检出类别或中低毒农药化学物检出类别中农产品采样样本中所含农药化学物的平均检出频次即为对应类别的检出情况评估值；

(4)高剧毒农药化学物检出类别或中低毒农药化学物检出类别中农产品采样样本中所含农药化学物的总检出频次即为对应类别的检出情况评估值；

(5)高剧毒农药化学物检出类别或中低毒农药化学物检出类别中农产品采样样本中所含农药化学物的最高检出量即为对应类别的检出情况评估值；

(6)高剧毒农药化学物检出类别或中低毒农药化学物检出类别中农产品采样样本中所含农药化学物的平均检出量即为对应类别的检出情况评估值；

(7)高剧毒农药化学物检出类别或中低毒农药化学物检出类别中农产品采样样本中所含农药化学物的毒性占比即为对应类别的检出情况评估值；

检出情况评估值越高，其对应类别中农产品的不安全性越高。

步骤7：根据高剧毒农药化学物检出类别的检出情况评估值绘制第二重环中的高剧毒农药化学物检出类别对应的扇环区域，用符号a1表示；具体为：

第二重环位于圆饼图的外环；扇环区域a1与扇形区域a对应相同的中心角；扇环区域a1的环宽值与高剧毒农药化学物检出类别的检出情况评估值成正比。

步骤8：根据中低毒农药化学物检出类别的检出情况评估值绘制第二重环中的中低毒农药化学物检出类别对应的扇环区域，用符号b1表示；具体为：

扇环区域b1与扇形区域b对应相同的中心角；扇环区域b1的环宽值与中低毒农药化学物检出类别的检出情况评估值成正比。

步骤9：选取m种mrl标准，m＞1；然后依次使用每一种mrl标准，针对中低毒农药化学物检出类别中的每一个农产品采样样本，判断其是否为中低毒农药化学物含量超标，并分别计算每一种mrl标准下，中低毒农药化学物含量超标的农产品采样样本数量与未超标的农产品采样样本数量的比值。mrl标准即最大残留限量标准。

所述mrl标准中规定了每种农产品所允许的各种农药化学物的最大残留限量值。

判断农产品采样样本是否为中低毒农药化学物含量超标的方法为：

一个农产品样品中，如果其包含的1种以上中低毒农药化学物检出量超过某一最大残留限量标准下规定的最大残留限量值，则认为该农产品样品在该mrl标准下中低毒农药化学物含量超标。

所述mrl标准，包括中国mrl标准、美国mrl标准、日本mrl标准、欧盟mrl标准、cacmrl标准以及中国香港mrl标准。

步骤10：根据步骤9的结果，在扇环区域b1区进行多重环绘制，同时展示m种mrl标准下的中低毒农药化学物检出情况。具体绘制方法为：

步骤10.1：将扇环区域b1由内至外，按环宽度均分为m个扇环区域，用符号ki表示，1≤i≤m；每个扇环区域ki对应一种mrl标准。

步骤10.2：在每一个扇环区域ki中，根据对应的mrl标准下的统计结果，将该扇环区域ki再进一步分割为2个扇环，2个扇环的面积比与中低毒农药化学物含量超标的农产品采样样本数量与未超标的农产品采样样本数量的比值相同。2个扇环分别对应中低毒农药化学物含量超标的农产品采样样本数量占比和超标的农产品采样样本数量占比。

步骤10.3：针对扇环区域ki中的2个扇环，分别选择使用不同网格线或不同颜色进行填充。

步骤11：加载地图，并在各城市的位置上绘制其相应的多重放射环可视化结 果，获得最终的选定农残检测结果数据集的可视化结果。

经过上述步骤地操作，即完成多mrl标准下的农残检测数据判定结果的可视化工作。

有益效果

本发明提供了一种基于多重放射环的农产品农残检测数据的可视化方法，该方法通过一个多重放射环的可视化设计，进行多mrl标准下的判定结果分类统计与可视化，并将多重放射环与地图相结合，实现农残检测数据集中的对比可视化及可视分析。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中基于多重放射环的农产品农残检测数据的可视化方法的实现流程图；

图2为本发明具体实施方式中多重放射环可视化设计示意图；

图3为本发明具体实施方式中填加网格线后的多重放射环示意图；

图4为本发明具体实施方式中与地理位置结合的农残检测数据可视化结果；

图5为本发明具体实施方式中四川省的农残检测结果数据集的可视化结果放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。需要说明的是：本实施例中所使用的数据为非真实数据，特别是是实施例中的可视分析结论，并不具备数据真实性，请勿直接采信。

本实施例中的基于多重放射环的农产品农残检测数据的可视化方法的实现流程图，如图1所示，其具体操作过程为：

步骤1：对待检测农产品进行采样，获得待检测农产品的采样样本223例。

步骤2：针对223例待检测农产品的采样样本，依次对其进行农残检测。

步骤3：根据步骤2的农残检测结果，逐一将待检测农产品的采样样本分为高剧毒农药化学物检出类、中低毒农药化学物检出类和无农药化学物检出类3种类别。

步骤4：分别计算高剧毒农药化学物检出类、中低毒农药化学物检出类和无农药化学物检出类中的采样样本数量与全部农产品采样样本数量的比值，分别用符号p1、p2和p3表示。

在223例样本中，高剧毒农药化学物检出的样本30例，占比为13％；中低毒农药化学物检出的样本153例，占比为69％；无检出农药化学物的样本40例，占比18％。

步骤5：根据高剧毒农药化学物检出类、中低毒农药化学物检出类和无农药化学物检出类中的采样样本数量与全部农产品采样样本数量的比值p1、p2和p3绘制圆饼图，具体为：

步骤5.1：确定该圆饼图的半径；该市样本个数为223例。在当前数据集中，总采样量共11709例。该市样本个数占比为0.02，根据可视化效果需要，选定一个放大系数20，确定圆饼图半径为0.4。具体使用过程中，放大系数可根据效果自由调节。

步骤5.2：在圆饼图中分别为高剧毒农药化学物检出类、中低毒农药化学物检出类和无农药化学物检出类分配一个扇形区域，分别用符号a、b和c表示，其面积之比为p1∶p2∶p3。

步骤5.3：为每个扇形区域使用不同网格线进行填充。

步骤6：分别计算高剧毒农药化学物检出类别和中低毒农药化学物检出类别的检出情况评估值。

本实施例中，针对高剧毒农药化学物检出类情况的农产品样品，选定“所含农产品的农药化学物总检出频次”作为评估方法。针对中低毒农药化学物检出类情况的农产品样品，选定“所含农产品的农药化学物平均检出量”作为评估方法。

该市农产品样品中，含有高剧毒农药化学物的总检出频次为42。在当前数据集中，高剧毒农药化学物总检出频次在[6，62]之间。根据可视化效果需求，划定[5，15)、[15，25)、[25，35)、[35，45)、[45，55)、[55，+∞)为6个区间，该市的高剧毒总检出频次位于第四区间，评估值为4。

该市中低毒农药化学物平均检出量为0.098。在当前数据集中，中低毒农药化学物平均检出量在[0.067，0.098]之间，根据可视化效果，给定评估放大系数为18。本实施例中低毒农药化学物平均检出量为0.098，评估值为0.098×18＝1.77。

步骤7：根据高剧毒农药化学物检出类别的检出情况评估值绘制第二重环中的高剧毒农药化学物检出类别对应的扇环区域a1；具体为：

第二重环位于圆饼图的外环；扇环区域a1与扇形区域a对应相同的中心角；扇环区域a1的环宽值设置为1.18。

步骤8：根据中低毒农药化学物检出类别的检出情况评估值绘制第二重环中的中低毒农药化学物检出类别对应的扇环区域b1；具体为：

扇环区域b1与扇形区域b对应相同的中心角；扇环区域b1的环宽值为1.77。

步骤9：选取中国mrl标准、美国mrl标准、日本mrl标准、欧盟mrl标准、cacmrl标准以及中国香港mrl标准6种mrl标准；然后依次使用每一种mrl标准，针对中低毒农药化学物检出类别中的每一个农产品采样样本，判断其是否为中低毒农药化学物含量超标，并分别计算每一种mrl标准下，中低毒农药化学物含量超标的农产品采样样本数量与未超标的农产品采样样本数量的比值。结果如表2所示。

表2各mrl标准下的农产品未超标/超标样品数

以该市下某超市采样瓜类蔬菜类的一个黄瓜样品中的carbofuran农药，在中国mrl标准下的判断过程为例。判定的方法为：

步骤9.1：从步骤1中所述的农残检测结果数据表中，检索所有该农产品样品编号对应的检出结果记录，查询该样品中检出该农药化学物的含量值。

经检索农残检测结果数据表，该黄瓜样品中检出农药carbofuran含量值为0.014926135238ppm。

步骤9.2：根据各条记录中的农产品样品编码对应的农产品名称与农药化学物名称，在mrl标准中查找对应条目。如能找到，则该条目为适用的mrl标准条目，执行步骤10.5；如找不到，则执行步骤10.3。

在中国mrl标准中，黄瓜中农药carbofuran对应最大残留限量为0.02ppm，执行步骤9.3。

步骤9.4：取出适用的mrl标准条目中的最大残留限量值，与样品中检出农药化学物含量值进行比对，如前者大于后者，则表明该样品中该农药化学物含量在该mrl标准下不超标，否则超标。

判断结果为：该黄瓜样品在中国mrl标准下判定为未超标。

步骤10：根据步骤9的结果，在扇环区域b1区进行多重环绘制，同时展示6种mrl标准下的中低毒农药化学物检出情况。具体绘制方法为：

步骤10.1：将扇环区域b1由内至外，按环宽度均分为6个扇环区域，用符号ki表示，1≤i≤m；每个扇环区域ki对应一种mrl标准。

步骤10.2：在每一个扇环区域ki中，根据对应的mrl标准下的统计结果，将该扇环区域ki再进一步分割为2个扇环，2个扇环的面积比与中低毒农药化学物含量超标的农产品采样样本数量与未超标的农产品采样样本数量的比值相同。2个扇环分别对应中低毒农药化学物含量超标的农产品采样样本数量占比和超标的农产品采样样本数量占比。

步骤10.3：针对扇环区域ki中的2个扇环，分别选择使用不同网格线进行填充。

经过上述步骤地操作，得到的多重放射环可视化设计示意图如图2所示，填加网格线后如图3所示。

步骤11：针对不同城市的送检农产品样品，重复步骤1至步骤10的操作，即可获得其相应的多重放射环可视化结果。然后，加载全国地图，并在各城市的位置上绘制其相应的多重放射环可视化结果，获得最终的选定农残检测结果数据集的可视化结果，如图4所示。四川省的农残检测结果数据集的可视化结果放大图如图5所示。

根据对比地图上表征各城市的多重放射环，可得到以下结论：

(1)根据圆饼图的大小，可对比各城市的农产品样品采样数量的多少。

本实施例中，能够根据可视化结果得出北京、天津、石家庄、成都四城市的样品采样数量较多，而乌鲁木齐、贵阳、南昌、福州等城市的样品采样数量较少。

(2)根据圆饼图的各部分占比，可对比各城市的不同农药检出情况的农产品样品占比情况。

本实施例中，能够根据可视化结果得出，乌鲁木齐、南昌、呼和浩特等城市的无农药化学物检出的样品比例较高；成都、合肥等城市的无农药化学物检出的样品比例较低；北京、天津、石家庄等城市的有高剧毒检出的样品比例较高，乌鲁木齐、拉萨、哈尔滨等城市的有高剧毒检出的样品比例较低。

(3)根据高剧毒农药化学物检出类的农产品评估方法，以及第二重环中的高剧毒对应区域的环宽值，可对比各城市的农产品样品中的高剧毒农药化学物检出情况。

在本实施例中，针对高剧毒农药化学物检出类情况的农产品样品，选定“所含农产品的农药化学物总检出频次”作为评估方法，评估值映射为环宽值。

本实施例中，根据可视化结果得出，石家庄、天津、南京等城市的有高剧毒农药化学物总检出频次较高；哈尔滨、南宁、上海等城市，虽有含高剧毒农药化学物的样品检出，但检出频次较低。

(4)根据第二重环中的中低毒对应区域的环宽值，可对比各城市的中低毒农药化学物平均检出量。如：哪些城市的农产品样品的中低毒农药化学物平均检出量高等。

在本实施例中，针对中低毒农药化学物检出类情况的农产品样品，选定“所含农产品的农药化学物平均检出量”作为评估方法，评估值映射为环宽值。

在本实施例中，根据可视化结果得出，成都、北京等城市的中低毒农药化学物的平均检出量较大；上海、天津、南京等城市的农产品数量多，但中低毒农药化学物的平均检出量较小。

(5)根据第二重环中的中低毒对应区域的超标/未超标占比，可对比各城市的农产品样品中超标/未超标情况。如：哪些城市的农产品样品中超标占比较高、哪些城市的农产品样品中超标情况中不同mrl下的争议较大等。

在本实施例中，根据可视化结果得出，大部分城市的农产品样品中，含中低毒农产品化学物的样品超标比例都较低，南京、石家庄、成都等城市的样品超标 比例比其他城市略高。

在日本mrl标准下的各城市样品超标比例，明显比其他标准均高。这也说明了，日本mrl标准的最大残留限量值较低，标准要求更为严格。