电子地图下的地理二维码设计范文

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摘要：传统二维码只是简单的属性信息的表达，缺乏地理信息内容。为研究农产品产地地理信息空间可视化的表达，分析二维码空间属性，提出地理二维码概念，建立产地—产品—消费者的信息查询及溯源渠道。农产品地理二维码通过与电子地图结合的方式，将农产品产地空间位置信息以图像的形式呈现给消费者，满足消费者对农产品来源的关心，实现农产品来源有迹可循、查询方便快捷的目标，维护农产品品牌权益。以陕西紫阳县富硒茶为例，进行了基于电子地图的农产品地理二维码设计。

关键词：地理二维码；电子地图；扫描器；溯源系统；农产品

引言

农产品质量安全事关人民群众身体健康和生命安全，事关农民增收和农业发展，责任重、意义大[1]。二维码技术以精确、便捷、低成本的优势在农产品质量溯源系统中得到应用。通过二维码扫描，消费者获取相关农产品生产信息，为农产品厂商和消费者提供了便利，二维码已成为连接农产品和消费者的纽带。国外农产品二维码技术发展进程较快，以强大的机械化生产简化了大量的监控步骤，流水线般的操作生成最终的二维码。国内农产品溯源二维码大多是简单的文本信息的承载体。随着二维码技术和GIS技术的不断发展，可将二维码与地理信息相结合形成地理二维码(geographictwo-dimensionalcode，GTC)，在含有原二维码中文本信息（如生产日期、生产地等农产品基本信息）的基础上，与百度地图、高德地图等电子地图空间信息进行关联结合，将农产品与地理位置进行绑定，以电子地图的形式呈现给用户最直观的位置信息，明确农产品产地信息，形成具备完整功能的集空间信息查询、分析、可视化于一体的溯源系统[2-3]。农产品地理二维码作为整合多种信息的跨平台载体，其强大的信息承载体系以精准、高效、低成本的独特优势将成为保障农产品质量安全的重要手段；还作为一种农产品防伪溯源标志，采用“一物一码”的方法，即一个地理二维码来标记相同品牌相同批次的农产品，为农产品建立一个独有的“身份证”，从而达到溯源和追踪农产品的目的，维护具有地理标志属性的农产品的知识产权、品牌效益和经济收益[4-5]。

1地理二维码设计

1.1地理二维码图形设计

1.1.1地理二维码码制选择地理二维码是在一个正方形区域内包含各种功能模块的矩阵，主要有功能图形和编码区2个部分。功能区具有确定二维码位置和尺寸、定位以及校正等功能；编码区是数据在二维码的存储区域，数据包括格式、版本、纠错以及特定内容等信息[6]。二维码的种类有很多，目前较为广泛流行的有DataMatrix、MaxiCode、Aztec、QRCode、Vericode、PDF417等编码方法。根据原理不同，二维码可以分为堆叠式二维条码和矩阵式二维条码以及邮政码[7]。堆叠式二维条码形态上是由多行短截的一维条码堆叠而成的，是一维码的纵向延伸，例如PDF417，具有数据存储大、纠错功能强的优点[8]。矩阵式二维条码以黑白像素在矩阵空间中的不同分布进行编码，在矩阵中黑像素点用二进制“1”表示，代表“空”的白像素点用二进制“0”表示，两者的排列组成代码，主要以DataMatrix、MaxiCode、QRCode为代表[9]。邮政码是把不同长度的条进行编码来表达信息，应用于邮件编码，如BPO4State。PDF417是一种堆叠式二维条码，组成条码的每一个条码字符由4个条和4个空共17个模块构成[10]。Data-Matrix为矩阵式二维条码，有识别速度较慢的缺点，但同时具有通过任意角度方向都能识别的特点[11]。QRCode是快速响应二维矩阵码[12]。它通过手机摄像头进行数据识别，扫描速度以及存储容量空间方面比其余2种码制都有较大优势。考虑到农产品商品的尺寸大小，及在运输流通时方便扫描、扫描速度快等特点，QRCode是最适合作为农产品溯源的二维码码制。

1.1.2地理二维码纠错级别选择地理二维码采用QR二维码码制，根据需要选择不同的二维码纠错级别，确保二维码标识不被破坏和损毁。QRCode的纠错级别为L、M、Q、H共4级，分别对应于低级、中级、高级、最高级[13]。考虑到现实生活采摘、物流过程中的复杂性问题，一般选择最高级或高级纠错级别。文本内容主要包括农产品基本生产信息、溯源码信息以及空间地理信息。

1.2地理二维码文本设计

农产品地理二维码是在后台数据支持的基础上，利用空间经纬度信息获取农产品溯源信息的QR二维码。地理二维码经由扫描器扫描后，通过识别二维码中的序列号信息向后台数据库发出请求，调用后台的文本信息以及相关地理位置信息，并通过地图的形式呈现给消费者。追溯码是农产品溯源体系中的一个十分重要的部分。追溯码体系根据中国国家物品编码中心的编码规范进行加工设计。国家物品编码中心采用的是国际编码中心制定的GSI系统的编码规范，追溯编码采用GSI-128码。GSI-128编码结构体系由长度不等的数字和字符组成，可以根据具体需要进行删减。GSI-128码由起始符号、校验符、数据字符、终止符、左右侧空白区及供相关字符组成，表示系统应用标识符(AI)字符串[14]。GSI-128码由AI和内容数据2个部分组成，应用标志符作为整体的间断标志将GSI-128码分成若干段，每段都代表着不同的信息内容，每个应用标识符由2~4位数字组成，用括号的形式与其他字符串进行区分，后面连接着相应的内容信息[15]。农产品地理二维码设计以上述标准为依据，以简明易懂为原则，方便消费者通过扫描QR码在手机上显示产品信息之后理解表达信息[16]。追溯码（图1）是地理二维码中唯一的文本信息，即用特定二维码扫描器对地理二维码进行解码扫描而得到的信息。追溯码总共包括3个部分，通过各部分表示的不同含义迅速锁定农产品，建立起农产品的“身份证”。

2地理二维码扫描器设计

地理二维码相较于普通二维码的最大不同之处在于新添了与电子地图关联的功能，使得二维码在包含文本图片内容信息的基础上，实现与电子地图网址的链接功能。基于新功能的实现，需要对二维码扫描器进行重新设计，以适应扫描应用需求。

2.1开发环境与功能设计

二维码扫描器的开发设计运用Java和PHP语言在AndroidStudio上编译，在Android手机上运行。通过利用百度地图API开发文档以及后台数据库，进行特需的功能的添加和编写。二维码扫描器的功能主要是二维码解析功能、二维码地图超链接功能以及二维码搜索功能。二维码扫描器的基本功能是解析功能。为实现电子地图与农产品的关联，利用地理二维码的空间属性基本原理，根据百度地图API开发文档，设计二维码电子地图超链接功能。对地理二维码的空间属性进行更多的扩展和延伸，进一步设计出二维码搜索功能，方便消费者的信息查询以及产品溯源。

2.2地理二维码扫描器功能实现

2.2.1地理二维码解析功能二维码解析功能是将陕西省紫阳县富硒茶追溯码以二维码的形式生成，通过二维码扫描器扫描后，根据产品编号向后台发送请求，调用后台的数据库，并同时链接电子地图，获取消费者想要的农产品信息[20-21]。二维码解析功能的实现主要是在对Camera的调用上，关键步骤是对Camera的自动对焦回调的步骤，调用ZXing编码包的解码接口[22-23]。

2.2.2二维码地图超链接功能二维码地图超链接功能主要是利用百度地图API开发文档，在二维码中插入一个电子地图插件。利用百度地图中的产地经纬度坐标，通过在后台数据库中输入坐标，在百度地图中显示相应位置。在二维码页面上插入一个电子地图插件，首先引用该控件，然后设置Marker（自定义标注地图上的图标）的经纬度，以显示在百度地图上的产地位置。还可添加自定义坐标点，在电子地图上显示。

2.2.3二维码搜索功能搜索功能是利用后台数据库，通过农产品自身的关键信息向后台数据库发出网络请求，调出该种农产品的详细信息，将该项功能与二维码自身属性功能结合，提供编码查询、关键字查询以及经纬度坐标查询3种搜索方式。农产品编码查询是农产品溯源系统中最重要的查询功能之一，通过编码的查询向后台发出请求，调出农产品信息。关键字查询功能简化消费者的查询操作，利用有限的、不齐全的已知信息查找到自己所需的农产品信息。经纬度搜索查询是地理二维码的特色查询功能。利用经纬度信息，在百度地图上找到该地理位置上的农产品信息，实现精确定位。

2.3示例展示

首先，进入具有二维码解析功能的界面，扫描农产品的二维码，得到该农产品的具体产地信息和流通信息。二维码（图2）是由农产品追溯码信息生成的地理二维码，不需要存储大量信息，极大降低生产成本，方便消费者的信息查询。信息页面（图3）是二维码扫描器中信息交互最为频繁的页面，将后台数据库信息传递给消费者，并通过点击生产茶园的产地地址转到电子地图页面（图4）。经纬度坐标在信息交互的过程中承担一个核心的作用，无论是电子地图的链接还是产品搜索，都离不开经纬度坐标。产品列表基于经纬度坐标生成，地点不同检索产品也不同。点击列表中的产品，可以进入相应产品的信息页面。搜索功能是二维码扫描器基于地理二维码空间属性所做出的延伸功能，搜索页面可以进行关键字搜索和编码搜索（图5）。关键字搜索会得到多种结果，编码搜索是精确查询时唯一结果。

3讨论

目前，国内在农产品溯源体系方面的研究与国外相比还是存在一定的差距，对于二维码在溯源体系方面的应用仅是属性信息的表达。笔者创造性地将二维码与百度地图进行结合，实现了空间信息的可视化表达，为今后二维码在农产品溯源体系中的应用提供了一条新思路。地理二维码扫描器是基于Android端在AndroidStudio上用Java和PHP语言编写，利用ZXing编码包、后台数据库以及百度地图API接口共同实现二维码扫描器的解析功能、电子地图超链接功能以及搜索功能，实现农产品溯源的目标。地理二维码与空间信息的结合有待进一步深化，增强空间分析功能或者大数据分析功能，完善二维码扫描器的实时更新能力，向实用的农产品溯源系统应用发展。

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作者：郭佳锴 杨联安 周冰婵 马丽娅 单位：于世锋 西北大学城市与环境学院