[發明專利]一種針對農殘檢測數據的多屬性對比可視化方法

有效

• 申請號: 201610847738.0
• 申請日: 2016-09-26
• 公開（公告）號: CN107870231B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 陳紅倩;楊倩玉;方藝;許繼平;劉瑞軍
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: G01N33/02
• 分類號: G01N33/02;G01N33/48;G06F16/35
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1.一種針對農殘檢測數據的多屬性對比可視化方法，其特征在于：主要針對以下四個目標進行可視化：

1)不同時間段的各農產品采樣樣本數的對比關系；

2)各種農產品中檢出的不同毒性農藥的占比情況；

3)同一農產品在不同時間段上的農藥檢出情況對比關系；

4)不同農產品類別間的農產品采樣量和農藥檢出情況的對比關系；

為實現上述目標，所述針對農殘檢測數據的多屬性對比可視化方法，包含如下步驟：

步驟1：對多種待檢測農產品進行采樣，獲得農產品采樣樣本；

步驟2：針對步驟1中采集的待檢測農產品采樣樣本，依次對其進行農殘檢測，得出農殘檢測結果；

步驟3：根據步驟2的農殘檢測結果，將已檢測的農產品采樣樣本，根據檢出農藥類別和農殘檢測結果進行分類，將所有農產品樣本根據農殘檢測結果分為8個類別；

步驟4：根據步驟2的農殘檢測結果和步驟3對所有農產品樣本的農殘檢測結果分類，從農殘檢測數據集中獲取P1至P8數據屬性；

步驟5：根據步驟4輸出的P1和P2數據屬性，映射為所有農產品可視化結果的橫縱坐標；

步驟6：針對步驟4輸出的P1數據屬性，即：各農產品名稱，將步驟4中的P3數據屬性采用氣泡圖的形式展現不同農產品名稱的總采樣量，具體為：

將氣泡圖繪制為灰色，也可繪制為其他顏色或其他紋理，只要保證和后續繪制圖形不沖突即可，其生成方法為：

將氣泡對應農產品的總采樣量映射為氣泡的圓形半徑，半徑計算方法如公式(1)：

其中，min和max分別是根據繪圖區域大小定義一個合適的半徑閉區間[min，max]的兩端；所有農產品名稱的P3數據屬性值集合為{p3.1，p3.2，…，p3.n}，p3.max為所有農產品名稱的P3數據屬性值集合的最大值，p3.min為所有農產品名稱的P3數據屬性值集合的最小值，p3.i為第i個農產品名稱的P3數據屬性值，radius.i為第i個農產品名稱的半徑映射值；

步驟7：根據步驟4輸出的P5數據屬性，在步驟6中各農產品名稱對應的氣泡下繪制相應農產品名稱在不同時間段的有農藥檢出類樣本數的堆積條形圖；

具體繪制過程如下：

步驟7.1：根據公式(2)確定每個農產品名稱的條形總長值：

其中，所有農產品名稱的P5數據屬性值集合為{p5.1，p5.2，…，p5.n}，p5.max為所有農產品名稱的P5數據屬性值集合的最大值，p5.min為所有農產品名稱的P5數據屬性值集合的最小值，p5.i為第i個農產品名稱的P5數據屬性值，bar.length.i為第i個農產品名稱的條形總長值；

步驟7.2：確定條形圖每一段條長；根據P7數據屬性值與P6數據屬性值的比值確定各分段條長，見公式(3)，

其中，t_ij.length為第i個農產品名稱的第j個時間子分段對應的條長，t_ij.p7、t_ij.p6分別對應第j個時間子分段的P7和P6數據屬性值；

步驟8：針對步驟4中P8數據屬性，繪制所有農產品在所有時間段中的農殘檢測結果玫瑰圖，具體根據時間段的先后順序使用上至下的布局方式，展現多個時間段的農殘檢測結果，為農殘檢測結果添加時間維度上的對比；

其中，玫瑰圖，即南丁格爾玫瑰圖，表示半徑不同的扇形圖，它用扇區的角度和半徑分別反映2個度量；

優選的玫瑰圖被繪制為紋理圖，也可以繪制為和氣泡圖不同顏色，以及和堆積條形圖圖案及玫瑰圖各扇區紋理不重合的圖形；

具體，針對每一種農產品在指定時間段中的玫瑰圖繪制方法可描述如下：

步驟8.1：玫瑰圖中包含8個扇區，8個扇區以圓心垂直向上方向為起始線，按順時針排列，依次對應步驟3.4中的高劇毒檢出類、有機氮類、有機硫類、有機氯類、有機磷類、擬除蟲菊酯類、氨基甲酸酯類以及安全檢出類8種樣本的農藥檢出情況；

步驟8.2：將當前農產品當前時段中的采樣樣品數量，映射為玫瑰圖標準半徑；

其中，玫瑰圖標準半徑的計算如下公式(4)，

其中，min和max為根據繪圖區域大小定義的半徑區間[min，max]的兩個端點值；所有農產品名稱的P5數據屬性值集合為{p5.1，p5.2，…，p5.n}，其中，p5.max為所有農產品名稱的P5數據屬性值集合的最大值，p5.min為所有農產品名稱的P5數據屬性值集合的最小值，p5.ij為第i個農產品名稱的第j個時間段的P5數據屬性值，radius.ij為第i個農產品名稱的第j個時間段半徑映射值；

步驟8.3：計算高劇毒檢出類對應扇區的半徑；計算方法為：

步驟8.3.1 針對高劇毒檢出情況，根據毒性與農藥含量劃分為8個不安全等級級別；

其中，等級是根據玫瑰圖標準半徑劃分為8個分段確定；

步驟8.3.2 將高劇毒檢出量與采樣量的比值來決定其所在區間，并且根據所在區間確定高劇毒扇區半徑；

步驟8.3.3 根據級別所在區間確定高劇毒扇區半徑，將最高不安全等級映射為半徑R1；

步驟8.3.4 將R1半徑長度均分為8個分段，由最長至最短，每個分段代表一個級別區間，各區間所代表的不安全等級為由高到低；設定不安全等級最低的扇區半徑為0；

步驟8.4：確定高劇毒檢出類農產品所對應扇區的扇區角；

其中，高劇毒檢出類農產品所對應扇區的扇區角固定為α，α的取值范圍為30到60度；

步驟8.5：根據當前農產品中除高劇毒檢出類外的7個類別的農產品樣本數，確定7個扇區的扇區結束角，各扇區角度映射公式見公式(5)，

其中，n為區間數8，i取值區間為[2，8]，x_i為第i個區間對應的相應農藥類檢出的樣本數，第i個扇區的扇區角度為[θ_i-1，θ_i]，θ₀為步驟8.1中說明的圓心垂直向上方向，θ₁為第一個扇區的結束角度；

其中，第一個扇區即高劇毒檢出類扇區；

至此，經過步驟6到步驟8，計算并獲得所有農產品的農殘檢測數據可視化結果，每種農產品的可視化結果形成一個區域塊；即：針對農殘檢測數據集，完成了針對農殘檢測數據的可視化效果；

步驟9：基于步驟8輸出的可視化結果，進行多屬性對比，得出可視分析結論。