孫月瑩 張佳澤 張勝茂 鄒國華

摘要：近年來，我國的水產(chǎn)品貿(mào)易市場持續(xù)發(fā)展，在世界水產(chǎn)品貿(mào)易市場中占據(jù)了愈發(fā)重要的地位。該文基于我國水產(chǎn)品貿(mào)易市場的進(jìn)出口數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了中國水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易數(shù)據(jù)可視化，可展示水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易變化。首先對(duì)獲取到的海關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行需求分析，其次進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到MYSQL數(shù)據(jù)庫中，然后使用Flask框架進(jìn)行開發(fā)，展示頁面用Echarts渲染，結(jié)合Ajax請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。該系統(tǒng)相較以往圖表等類型的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方式有直觀、清晰的特點(diǎn)，便于分析水產(chǎn)品的貿(mào)易規(guī)律。當(dāng)前，受中美貿(mào)易摩擦等因素的影響，進(jìn)出口量有所下降。

關(guān)鍵詞：水產(chǎn)品貿(mào)易;Flask;Echarts;數(shù)據(jù)可視化

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）03-0012-04

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 引言

我國是世界上主要的水產(chǎn)品生產(chǎn)國，水產(chǎn)品總產(chǎn)量自1989年起連續(xù)30年居世界第一，占世界總產(chǎn)量的40%以上[1]。2020年全球新冠病毒肺炎疫情迅速蔓延，對(duì)人民群眾生命健康安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展都帶來嚴(yán)重考驗(yàn)[2]，加之中美貿(mào)易摩擦，水產(chǎn)品行業(yè)也受影響[3]。目前現(xiàn)有的對(duì)于水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易數(shù)據(jù)的展示形式多為表格形式，相對(duì)單調(diào)。

數(shù)據(jù)可視化指一種表示數(shù)據(jù)或信息的技術(shù)，將數(shù)據(jù)或信息編碼為包含在圖形里的可見對(duì)象，如點(diǎn)、線、條等，可以把信息更加清晰有效地傳達(dá)給用戶，是數(shù)據(jù)分析或數(shù)據(jù)科學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)之一[4]。當(dāng)前，可供進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化的工具琳瑯滿目，數(shù)據(jù)可視化在各行各業(yè)中的應(yīng)用也十分廣泛，應(yīng)用場景也不斷增加。例如，基于CiteSpace對(duì)歷史文化名城的研究進(jìn)程、趨勢(shì)和特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)歷史文化名城的研究進(jìn)程的把握[5];警務(wù)數(shù)據(jù)可視化分析可以把人腦難以處理的海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為易于感知的圖像，利用人類感知與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的深度耦合，挖掘警務(wù)數(shù)據(jù)背后隱藏的信息與規(guī)律[6];在電力通信方面，基于Flask和Echarts的光纜數(shù)據(jù)管理平臺(tái)幫助實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纜數(shù)據(jù)的高效高質(zhì)量管理[7];軟件開發(fā)方面，有基于Flask與爬蟲技術(shù)的可視化深度學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)標(biāo)注系統(tǒng)有效提高了數(shù)據(jù)標(biāo)注師對(duì)圖文數(shù)據(jù)的標(biāo)注質(zhì)量。

通過對(duì)各種數(shù)據(jù)可視化的對(duì)比并結(jié)合水產(chǎn)品貿(mào)易數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，本文基于Flask和Echarts，對(duì)我國2020年的水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易數(shù)據(jù)進(jìn)行了可視化展示，實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)出口數(shù)據(jù)更清晰的展示，便于進(jìn)行水產(chǎn)品進(jìn)出口數(shù)據(jù)的分析。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

1）Flask框架，當(dāng)前大多數(shù)的web管理系統(tǒng)一部分是基于SSM框架的用java語言編寫的網(wǎng)站，前端大同小異都是使用了html5的網(wǎng)頁技術(shù)。綜合文獻(xiàn)資料可得，基于SSM框架的web應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)很明顯，最大的優(yōu)勢(shì)是便于后期維護(hù)管理。但是在編寫可視化系統(tǒng)時(shí)，由于SSM框架的層次穩(wěn)定性，對(duì)于中國水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易數(shù)據(jù)可視化的小型web網(wǎng)站來說，會(huì)導(dǎo)致代碼量大，相較于本文采用的Python下的Flask框架會(huì)多出很多繁雜的代碼。此外，在Python下還有多款不同的web框架，Django框架最具代表性的一種。而作為重量級(jí)的開發(fā)框架，Django框架的缺點(diǎn)與SSM框架相似。Flask是一個(gè)輕量級(jí)的可定制框架，使用Python語言編寫，較其他同類型框架更為靈活、輕便、安全且容易上手，在短時(shí)間內(nèi)就可以完成功能豐富的中小型網(wǎng)站。另外，F(xiàn)lask還有很強(qiáng)的定制性，用戶可以根據(jù)自己的需求通過添加插件實(shí)現(xiàn)各種功能的拓展[7]。

2）Echarts可視化，本文目的是進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化展示，目前市場上可以做可視化的工具較多，綜合本文研究內(nèi)容開發(fā)時(shí)間短和盡量減少開發(fā)成本的特點(diǎn)，確定采用 Echarts對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示。Echarts是國內(nèi)IT三巨頭之一的百度推出一款相對(duì)較為成功的開源項(xiàng)目，總體上來說它有這樣的一些優(yōu)點(diǎn)：

①Echarts.js容易使用。

Echarts.js的官方文檔比較詳細(xì)，而且官網(wǎng)中提供大量的使用示例供開發(fā)者使用。

②Echarts.js支持按需求打包。

Echarts.js官網(wǎng)提供了在線構(gòu)建的工具，在線構(gòu)建項(xiàng)目時(shí)，選擇項(xiàng)目需要使用到的模塊，從而達(dá)到減小JS文件體積的效果。

③Echarts.js開源。

④支持中國地圖、世界地圖功能。

這個(gè)在其他的一些可視化工具中是沒有的，而本文統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)在進(jìn)行可視化展示時(shí)借助中國地圖和世界地圖會(huì)更加形象。

3）開發(fā)工具

后端開發(fā)使用的IDE為JetBrains開發(fā)的PyCharm工具。該IDE提供了一些高級(jí)功能以用于支持Flask框架下的專業(yè)Web開發(fā)。在進(jìn)行前端頁面編寫時(shí)，采用了HBuilder工具。在HBuilder中，前端代碼具有自動(dòng)補(bǔ)全的功能，一些提示使得代碼的格式更加規(guī)范。加載文件時(shí)有自動(dòng)識(shí)別的功能，以防止文件路徑輸入錯(cuò)誤導(dǎo)致文件加載失敗。此外，PyCharm和HBuilder兩個(gè)軟件具有并行開發(fā)的功能，在HBuilder中編寫的前端代碼PyCharm中自動(dòng)同步，大大提高了開發(fā)效率。在數(shù)據(jù)庫部分使用的是MYSQL數(shù)據(jù)庫，MYSQL是一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。其社區(qū)版免費(fèi)，且性能足夠滿足本系統(tǒng)的需求。此外，MYSQL還提供加密功能，該功能對(duì)于需要存儲(chǔ)涉及敏感信息的系統(tǒng)是十分必要的。使用的數(shù)據(jù)庫管理工具是Navicat，以直覺化的圖形用戶界面而建，使得開發(fā)者可以以安全簡單的方式創(chuàng)建、組織、訪問并共用信息。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

1）功能分析，通過對(duì)本文要實(shí)現(xiàn)的水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易系統(tǒng)進(jìn)行功能分析，得到如圖1所示的系統(tǒng)用例圖。

通過對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易可視化系統(tǒng)的非功能性進(jìn)行分析得到如表1所示的系統(tǒng)非功能性需求。

2）非功能分析，通過對(duì)中國水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的基本功能需求和非功能需求分析，得到本系統(tǒng)的總體功能結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。本可視化平臺(tái)主要包括兩個(gè)頁面，一個(gè)是從中國角度展示國內(nèi)的水產(chǎn)品貿(mào)易情況，例如各時(shí)間段的進(jìn)出口趨勢(shì)、進(jìn)出口貿(mào)易方式的采用頻率、各省份的進(jìn)出口狀況等;另一個(gè)頁面是從世界的角度展示同時(shí)間各國間的水產(chǎn)品貿(mào)易情況。

水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖3所示，分為前端和后端兩部分，實(shí)現(xiàn)前后端分離的開發(fā)模式，后端提供接口，前端利用Ajax請(qǐng)求獲取數(shù)據(jù)。開發(fā)流程大致為：首先將海關(guān)數(shù)據(jù)持久化存儲(chǔ)到MYSQL數(shù)據(jù)庫中，后端使用Flask框架編寫程序。在Flask框架中調(diào)用MYSQL數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)解析成與前端匹配的數(shù)據(jù)形式，利用前端組件Ajax實(shí)現(xiàn)前后端數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)前端同步展示后端數(shù)據(jù)。使用Echarts等組件將數(shù)據(jù)可視化為圖形模塊，展示在瀏覽器的前端頁面中供用戶瀏覽。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)分析

爬取到的海關(guān)數(shù)據(jù)是按照月份分進(jìn)口數(shù)據(jù)和出口數(shù)據(jù)兩個(gè)文件存放的。兩個(gè)文件中的數(shù)據(jù)屬性相同，含有的數(shù)據(jù)屬性有：數(shù)據(jù)年月、商品編碼、商品名稱、貿(mào)易伙伴編碼、貿(mào)易伙伴名稱、貿(mào)易方式編碼、貿(mào)易方式名稱、注冊(cè)地編碼、注冊(cè)地名稱、第一數(shù)量、第一計(jì)量單位、第二數(shù)量、第二數(shù)量單位、出口金額（美元）、洲編碼、洲名稱。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)可視化時(shí)要以分貿(mào)易伙伴、分注冊(cè)地、分時(shí)間、分商品、分方式進(jìn)行，所以，先根據(jù)可視化的內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)。初步計(jì)劃分為8個(gè)表：洲別表、貿(mào)易伙伴表、貿(mào)易方式表、收發(fā)貨人注冊(cè)地表、商品表、計(jì)量單位表、進(jìn)口數(shù)據(jù)表和出口數(shù)據(jù)表。洲編碼作為洲別表的主鍵，貿(mào)易伙伴編碼作為貿(mào)易伙伴表的主鍵，貿(mào)易方式編碼作為貿(mào)易方式表的主鍵，收發(fā)貨人注冊(cè)地表作為收發(fā)貨人注冊(cè)地表的主鍵，商品編碼作為商品表的主鍵，計(jì)量單位編碼作為計(jì)量單位表的主鍵。進(jìn)口數(shù)據(jù)表和出口數(shù)據(jù)表兩個(gè)表的結(jié)構(gòu)一致，為每一條進(jìn)出口貿(mào)易數(shù)據(jù)設(shè)置一個(gè)ID作為主鍵，在這兩個(gè)表中都設(shè)置外鍵：貿(mào)易伙伴編碼、貿(mào)易方式編碼、注冊(cè)地編碼、第一數(shù)量單位編碼、第二數(shù)量單位編碼等與其他表構(gòu)建關(guān)系實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)。

3.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與關(guān)系

1）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)以上分析可得到本可視化系統(tǒng)的E-R圖，如圖4所示。其中進(jìn)口數(shù)據(jù)表和出口數(shù)據(jù)表都是通過數(shù)據(jù)稅號(hào)、貿(mào)易伙伴編碼、貿(mào)易方式編碼、注冊(cè)地編碼、第一數(shù)量單位編碼、第二數(shù)量單位編碼屬性分別與商品表、貿(mào)易伙伴表、貿(mào)易方式表、收發(fā)貨人注冊(cè)地表、計(jì)量單位表建立聯(lián)系。因?yàn)橛械谝粩?shù)量單位編碼和第二數(shù)量單位編碼，所以進(jìn)口數(shù)據(jù)表和出口數(shù)據(jù)表兩個(gè)表都與計(jì)量單位表有兩個(gè)聯(lián)系，計(jì)量單位表和進(jìn)口數(shù)據(jù)表、出口數(shù)據(jù)表都是一對(duì)二的關(guān)系。貿(mào)易伙伴表通過所在洲編碼這個(gè)外鍵與洲別表建立聯(lián)系。

2）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)E-R圖映射的關(guān)系模式如下（下劃線表示主鍵、波浪線表示外鍵）：

洲別表（洲編碼、洲名稱）。

貿(mào)易伙伴表（貿(mào)易伙伴編碼、貿(mào)易伙伴名稱、所在洲編碼）。

貿(mào)易方式表（貿(mào)易方式編碼、貿(mào)易方式名稱）。

收發(fā)貨人注冊(cè)地表（注冊(cè)地編碼、注冊(cè)地名稱）。

商品表（稅號(hào)、商品名稱及說明）。

計(jì)量單位表（計(jì)量單位編碼、計(jì)量單位名稱）。

進(jìn)口數(shù)據(jù)表（數(shù)據(jù)ID、數(shù)據(jù)年月、進(jìn)口數(shù)據(jù)稅號(hào)、貿(mào)易伙伴編碼、貿(mào)易方式編碼、注冊(cè)地編碼、第一數(shù)量、第一數(shù)量單位編碼、第二數(shù)量、第二數(shù)量單位編碼、進(jìn)口金額）。

出口數(shù)據(jù)表（數(shù)據(jù)ID、數(shù)據(jù)年月、出口數(shù)據(jù)稅號(hào)、貿(mào)易伙伴編碼、貿(mào)易方式編碼、注冊(cè)地編碼、第一數(shù)量、第一數(shù)量單位編碼、第二數(shù)量、第二數(shù)量單位編碼、出口金額）。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 后臺(tái)服務(wù)

根據(jù)上面進(jìn)行的需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的時(shí)序圖如圖5所示。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的是：通過前后端的數(shù)據(jù)交互，使得用戶可以動(dòng)態(tài)地瀏覽中國水產(chǎn)品貿(mào)易信息以及中國同世界各國間的水產(chǎn)品貿(mào)易信息。

4.2 前臺(tái)展示

本系統(tǒng)對(duì)中國水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了可視化展示。主要有兩個(gè)頁面，一個(gè)是從中國的角度展示水產(chǎn)品貿(mào)易情況，如圖6所示。在該頁面中，首先動(dòng)態(tài)顯示了本年度中國水產(chǎn)品總進(jìn)口金額和總出口金額（單位是美元）。右上角的時(shí)間戳動(dòng)態(tài)顯示了通過中國地圖可視化中國各省市2020年的水產(chǎn)品進(jìn)出口情況。當(dāng)鼠標(biāo)經(jīng)過某個(gè)省份時(shí)，會(huì)動(dòng)態(tài)地顯示該省份的年度進(jìn)口金額和出口金額。每個(gè)省份根據(jù)進(jìn)出口金額的不同顯示為不同顏色，直觀地反映了中國水產(chǎn)品進(jìn)出口市場的分布情況，如圖6所示，東南沿海省份的顏色偏深，根據(jù)圖例，即可直觀地得出我國主要的水產(chǎn)品進(jìn)出口省份集中在東南沿海地區(qū)。此外容易觀察得到，因?yàn)榈赜驐l件的限制，西部、西北部內(nèi)陸地區(qū)的省份圖標(biāo)顏色較淺，水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易額相對(duì)較少。

頁面中左上角的折線圖可視化了中國2020年各月份的水產(chǎn)品進(jìn)出口金額的變化情況。鼠標(biāo)經(jīng)過折線上的某個(gè)月份時(shí)，展示該月份的進(jìn)口金額和出口金額，兩條折線之間的差距即為該月份的貿(mào)易順差額。該折線圖一方面展示了在2020年間我國的水產(chǎn)品貿(mào)易進(jìn)口和出口的變化趨勢(shì)，另一方面展示了貿(mào)易順差額的變化趨勢(shì)。此外，從圖中可以直觀地可以得到我國常年呈現(xiàn)貿(mào)易順差。

頁面右側(cè)的兩個(gè)柱狀圖可視化了我國2020年新冠病毒肺炎疫情背景下水產(chǎn)品出口和進(jìn)口金額前十位的省份，鼠標(biāo)經(jīng)過時(shí)顯示該省份的累計(jì)進(jìn)口、出口金額。根據(jù)省份的名稱可以直觀地得到：山東省是我國水產(chǎn)品進(jìn)出口的第一大省份;進(jìn)出口金額前十省份的進(jìn)出口金額之和占到了我國累計(jì)進(jìn)出口金額的絕大部分。

餅狀圖可視化了2020年間我國在水產(chǎn)品出口和進(jìn)口貿(mào)易中采用各種貿(mào)易方式的頻率。從餅狀圖中可以直觀地得到，我國在同世界各國間的水產(chǎn)品貿(mào)易中主要采用的貿(mào)易方式為一般貿(mào)易，在水產(chǎn)品出口貿(mào)易中還常采用進(jìn)料加工貿(mào)易方式。

另一個(gè)頁面是從世界的角度展示2020年我國同世界各國的水產(chǎn)品貿(mào)易情況，基本機(jī)制和中國一致，鼠標(biāo)經(jīng)過某個(gè)國家會(huì)展示該國家或地區(qū)的名稱以及2020年我國出口到該國的水產(chǎn)品總金額和從該國家進(jìn)口的水產(chǎn)品總金額。兩份數(shù)據(jù)同時(shí)展示更直觀地反映出我國同世界各地區(qū)的水產(chǎn)品貿(mào)易是順差還是逆差。例如，鼠標(biāo)經(jīng)過美國時(shí)，顯示國家名稱“美國”、2020年我國出口到美國的水產(chǎn)品總金額、2020年我國從美國進(jìn)口的水產(chǎn)品總金額。根據(jù)進(jìn)出口數(shù)據(jù)來看，顯然我國同美國之間的水產(chǎn)品貿(mào)易，出口金額大于進(jìn)口金額，呈現(xiàn)為貿(mào)易順差，所以，我國在與美國之間進(jìn)行水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易時(shí)需考慮貿(mào)易順差對(duì)我國的優(yōu)勢(shì)與危害，及時(shí)調(diào)整我國的水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易政策，保證兩國間的水產(chǎn)品貿(mào)易持續(xù)健康發(fā)展。

5 總結(jié)與展望

本文主要實(shí)現(xiàn)2020年間新冠病毒肺炎疫情背景下我國水產(chǎn)品進(jìn)出口數(shù)據(jù)可視化，數(shù)據(jù)可視化部分采用的是Python中的Flask框架，F(xiàn)lask輕量級(jí)框架的開發(fā)優(yōu)勢(shì)在本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)中得到了很好體現(xiàn)。Echarts作為前端渲染工具的開發(fā)優(yōu)勢(shì)在本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)中也得到了很好的體現(xiàn)，尤其是其繪制的中國地圖和世界地圖部分，很好地展示了我國的水產(chǎn)品貿(mào)易情況。通過本文實(shí)現(xiàn)的可視化系統(tǒng)來看，2020年我國水產(chǎn)品貿(mào)易市場的貿(mào)易雙額在2020年相較于往年都出現(xiàn)了不同程度的下降，貿(mào)易順差趨勢(shì)擴(kuò)大。同時(shí)，東部主要水產(chǎn)品貿(mào)易省份的貿(mào)易額也都不同程度地出現(xiàn)了下降。

水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易萎縮的情況下，做好內(nèi)銷成了我國水產(chǎn)品貿(mào)易市場的當(dāng)務(wù)之急。我國應(yīng)不斷發(fā)掘國內(nèi)水產(chǎn)品貿(mào)易市場的潛力，制定相關(guān)政策，保證我國水產(chǎn)品貿(mào)易市場的持續(xù)健康發(fā)展。繼續(xù)加強(qiáng)市場監(jiān)管制度管理，一方面保證出口質(zhì)量，避免出口鏈因出口質(zhì)量問題出現(xiàn)大幅斷鏈，另一方面，讓本國人民放心購買本國產(chǎn)品，釋放消費(fèi)潛能以幫助水產(chǎn)品貿(mào)易市場順利渡過難關(guān)。此外，還要繼續(xù)關(guān)心扶持我國東南沿海地區(qū)主要水產(chǎn)品貿(mào)易省份的水產(chǎn)品進(jìn)出口情況，幫助其繼續(xù)發(fā)揮地域優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)我國水產(chǎn)品進(jìn)出口貿(mào)易市場的持續(xù)發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】