王正茂，曲宏輝，孫中元，曹蓉芬,張 鑫，劉建華

(1.煙臺(tái)市森林資源監(jiān)測(cè)保護(hù)服務(wù)中心，山東 煙臺(tái) 264003； 2.龍口市森林資源監(jiān)測(cè)保護(hù)服務(wù)中心,山東 龍口 265700；3.招遠(yuǎn)市種苗站，山東 招遠(yuǎn) 265400)

1 引言

食品安全是關(guān)系到人們生命安全和身體健康的重大民生問(wèn)題，開(kāi)展食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)抽檢是監(jiān)管的有效途徑和手段，對(duì)保證食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全具有重要價(jià)值和意義[1,2]。抽檢樣地布設(shè)的客觀公正與否，關(guān)系到食用林產(chǎn)品抽檢結(jié)果的精度和可信度，科學(xué)合理選擇檢測(cè)抽檢樣地至關(guān)重要。以往監(jiān)測(cè)抽檢樣地的布設(shè)是上級(jí)下達(dá)的任務(wù)后，由監(jiān)管部門(mén)根據(jù)掌握的情況自主選取，主觀性局限性較大，科學(xué)性較差，代表性不強(qiáng)，不能客觀、公正、準(zhǔn)確地反映當(dāng)?shù)厥秤昧之a(chǎn)品質(zhì)量安全狀況?？茖W(xué)合理設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)抽檢樣地對(duì)客觀準(zhǔn)確反映全市食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全情況、提升監(jiān)管效率和資金績(jī)效具有十分重要的意義[3,4]。

森林資源管理“一張圖”是一個(gè)覆蓋全境的森林資源分布矢量圖，其將區(qū)域內(nèi)的森林資源落實(shí)到具體的山頭地塊，可以直觀反映區(qū)域內(nèi)的樹(shù)種、林種等森林資源分布情況[5,6]。國(guó)家林業(yè)和草原局每年開(kāi)展一次年度更新工作，保持森林資源管理“一張圖”的現(xiàn)勢(shì)性、準(zhǔn)確性和時(shí)效性[7]。將森林資源管理“一張圖”應(yīng)用于食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)抽檢樣地的布設(shè)，是對(duì)森林資源管理“一張圖”在實(shí)踐中具體應(yīng)用的探索，可以有效提高食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)工作效率和資金績(jī)效。

2 區(qū)域概況、數(shù)據(jù)來(lái)源及抽樣方法

2.1 區(qū)域概況

煙臺(tái)市是山東省森林資源儲(chǔ)量的大市，也是傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)區(qū)，煙臺(tái)蘋(píng)果萊陽(yáng)梨馳名中外[8]。根據(jù)煙臺(tái)市2018年底森林資源管理“一張圖”數(shù)據(jù)，煙臺(tái)市森林面積54.26萬(wàn)hm2，森林覆蓋率36.28%，位居山東省首位，其中經(jīng)濟(jì)林面積29.65萬(wàn)hm2，蘋(píng)果作為拳頭經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種栽培面積達(dá)到23.3萬(wàn)hm2，櫻桃、葡萄、梨、板栗等主要經(jīng)濟(jì)林栽培面積超過(guò)8000hm2。煙臺(tái)市高度重視食品安全工作，2015年啟動(dòng)創(chuàng)建國(guó)家食品安全城市工作，是山東省首批國(guó)家食品安全示范城市，每年安排食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管經(jīng)費(fèi)，由上級(jí)部門(mén)下達(dá)的抽檢任務(wù)，監(jiān)管職能部門(mén)按照下達(dá)任務(wù)布設(shè)抽檢樣地，開(kāi)展食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督抽檢和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)工作。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源和抽樣范圍

本研究的森林資源管理“一張圖”采用的是2019年森林資源管理“一張圖”年度更新工作成果，為2018年底的森林資源數(shù)據(jù)[9]。全市林業(yè)系統(tǒng)管轄范圍內(nèi)的規(guī)模化種植基地和個(gè)體果園，每個(gè)樹(shù)種樣品抽樣，每個(gè)縣市區(qū)原則上不少于2個(gè)，每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)抽檢地點(diǎn)不少于3個(gè)村。

2.3 抽樣方法

不等概抽樣利用了對(duì)總體掌握的信息按一定概率進(jìn)行階段抽樣，因而抽出的樣本比等概率進(jìn)行的階段抽樣抽出的更有代表性更能反映總體單位數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特征[10]。從森林資源管理“一張圖”可以看到，各縣市區(qū)樹(shù)種資源分布差異較大，同一樹(shù)種縣域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)也不呈均勻分布，因此按照資源量多少分配抽檢樣本更能反映出整體狀況。本設(shè)計(jì)采用分層不等概系統(tǒng)抽取法抽樣，具體方法簡(jiǎn)介如下。

1)確定抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)。在確定全市總抽檢調(diào)查樣本數(shù)量的前提下，按照縣域內(nèi)食用林產(chǎn)品抽檢樹(shù)種面積占全市該樹(shù)種總面積的比例分配縣級(jí)抽取的抽樣單元數(shù)(鄉(xiāng)鎮(zhèn)個(gè)數(shù))。

2)確定抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)。在縣域范圍內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)單位中，根據(jù)抽檢樹(shù)種在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中的分布情況，按照不等概(概率)等距抽樣方法，抽取具體初級(jí)單元，確定抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

3)確定抽檢小班。根據(jù)被抽中的鄉(xiāng)鎮(zhèn)中該樹(shù)種小班數(shù)量，進(jìn)行等距抽樣，初步確定的調(diào)查對(duì)象，抽樣結(jié)束后，制作抽檢調(diào)查樣地空間分布矢量數(shù)據(jù)。

4)現(xiàn)地核實(shí)。將初步確定的調(diào)查樣本單元反饋到縣級(jí)監(jiān)管單位實(shí)地核實(shí)，符合條件的保留，不符合的再次抽取。

3 具體操作方法

本方法在2020年煙臺(tái)市食用林產(chǎn)品監(jiān)督抽檢和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)工作中首次使用，減少了同一樣地不同年份重復(fù)抽檢的現(xiàn)象，極大地提高了煙臺(tái)市食用林產(chǎn)品抽檢樣地的科學(xué)性和合理性。以板栗為例，根據(jù)上級(jí)下達(dá)的抽檢任務(wù)，全市本年度板栗的抽檢樣本數(shù)量為44批次，因此布設(shè)抽檢樣地大于等于44個(gè)，多余的可作為備檢樣地。本方法涉及的工具為ArcGIS和Excel，具體操作方法如下：

3.1 提取抽檢樹(shù)種圖層

1)在ArcCatalog中，建立名為“煙臺(tái)市食用林產(chǎn)品抽檢數(shù)據(jù)庫(kù)”的地理數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)下建立名為“抽檢樹(shù)種”和“抽檢樣地”兩個(gè)數(shù)據(jù)集，坐標(biāo)系和森林資源管理“一張圖”相同。

2)在Arcmap添加2019年森林資源管理“一張圖”數(shù)據(jù)，打開(kāi)屬性列表，通過(guò)屬性選擇，選擇優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為板栗的全部圖斑，將選中的圖斑作為單獨(dú)圖層導(dǎo)入到“抽檢樹(shù)種”數(shù)據(jù)集中，命名為“板栗”，同時(shí)導(dǎo)入相應(yīng)的屬性域。

3)在Arcmap中打開(kāi)“板栗”圖層，依次打開(kāi)工具箱-數(shù)據(jù)管理工具-字段-字段刪除，通過(guò)字段刪除工具刪除無(wú)用字段，僅保留縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村、小班、面積、地類、林種、森林類別、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種9個(gè)字段。

依據(jù)上述方法分別建立不同樹(shù)種的圖層，此項(xiàng)為抽樣的準(zhǔn)備工作。

3.2 分配縣級(jí)抽取的抽樣單元數(shù)

1)在Arcmap添加“板栗”圖層，依次打開(kāi)工具箱-轉(zhuǎn)換工具-Excel-表轉(zhuǎn)Excel。通過(guò)表轉(zhuǎn)Excel工具,“輸入表”選擇“板栗”，“輸出Excel文件”選擇相應(yīng)的位置，“使用字段別名作為列標(biāo)題”和“使用域和子類型描述”都打鉤，制作名為“板栗”的Excel表。

2)打開(kāi)“板栗”表格，使用Excel的數(shù)據(jù)透視表功能，行選擇縣，值選擇面積，匯總各縣的板栗面積，之后計(jì)算各縣的板栗面積占全市板栗總面積的比值。按照每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)抽3個(gè)的樣本樣地的要求，此次板栗檢測(cè)擬15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共計(jì)45個(gè)樣地，按照各縣板栗面積占全市板栗面積比例分配縣級(jí)抽取的初級(jí)單元數(shù)(表1)。

表1 各縣食用林產(chǎn)品-板栗抽檢初級(jí)單元分配Tab.1 Distribution Table of Primary Units for Sampling Inspection of Edible Forest Products Chestnut in Each County

3.3 抽取抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)

在數(shù)據(jù)透視表(表2)中，列出鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗面積和累計(jì)面積。Mi代表鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗面積，M0代表本縣內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗累計(jì)面積，N代表抽取鄉(xiāng)鎮(zhèn)個(gè)數(shù),計(jì)算步長(zhǎng)K=M0/N。從[1，K]中隨機(jī)抽取一個(gè)整數(shù) R，然后取M0-R，M0-R-K……M0-R-(N-1)K，查找鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗面積累計(jì)數(shù)與此數(shù)值接近的數(shù)，確定對(duì)應(yīng)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。以累計(jì)面積減隨機(jī)數(shù)和步長(zhǎng)，使得面積大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)入樣概率大。以牟平為例，具體說(shuō)明：

1)打開(kāi)“板栗”Excel表，使用“數(shù)據(jù)透視表”功能，篩選器選擇“縣”，行選擇“鄉(xiāng)鎮(zhèn)”，值選擇“面積”，匯總計(jì)算各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的板栗面積Mi，根據(jù)板栗面積的大小升序排列各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，同時(shí)計(jì)算鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗累積面積M0。

2)根據(jù)分配的縣級(jí)抽樣單元數(shù)，M0為1505.48，N=3,計(jì)算K=502，在Excel的一個(gè)空白單元格填入 “=randbetween(1,502)”得到隨機(jī)數(shù) r 值，本次是 147(也可能是其它隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)數(shù)并不影響個(gè)體單元的入樣概率)。

3)根據(jù)計(jì)算的R值，分別計(jì)算，M0-R=1358.48，M0-R-K=856.48，M0-R-2K=354.48查找鄉(xiāng)鎮(zhèn)板栗面積累計(jì)數(shù)與這3個(gè)數(shù)值接近的數(shù)，確定對(duì)應(yīng)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為高陵鎮(zhèn)，觀水，王格莊鎮(zhèn)(表2)。

表2 食用林產(chǎn)品抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)Tab.2 Sampling Inspection Table of Edible Forest Products hm2

3.4 初步確定抽檢樣地

根據(jù)抽檢鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)抽檢樹(shù)種的圖斑總數(shù)M和抽檢樣地個(gè)數(shù)3，確定步長(zhǎng)K，從[1，K]中隨機(jī)抽取一個(gè)整數(shù)R，然后取R+K，R+2K編號(hào)的數(shù)據(jù)記錄，及初步確定抽檢樣地小班,以牟平區(qū)觀水鎮(zhèn)為例具體說(shuō)明：

1)打開(kāi)“板栗”Excel表，通過(guò)“篩選”功能，選中縣為牟平區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)為觀水鎮(zhèn)的全部數(shù)據(jù)，將選中的數(shù)據(jù)復(fù)制到名為“牟平觀水板栗抽檢圖斑”的新Excel表中。

2)打開(kāi)“牟平觀水板栗抽檢圖斑”Excel表，查看數(shù)據(jù)條數(shù)M=133，計(jì)算步長(zhǎng)K=45，在一個(gè)空白單元格填入 “=randbetween(1,45)”得到隨機(jī)數(shù) R值，本次是22， R=22，R+K=66，R+2K=110，這3數(shù)即抽取的序號(hào)，3個(gè)序號(hào)對(duì)應(yīng)的是前垂柳175小班、東果子20小班和虎龍頭60小班。

重復(fù)上述步驟，抽取其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)的抽檢樣地，從而初步確定板栗的全市抽檢樣地，將全部抽檢樣地匯總至“煙臺(tái)板栗抽檢樣地”Excel表中。

3)打開(kāi)“煙臺(tái)板栗抽檢樣地”Excel表，加入“連接”字段，字段值計(jì)算公式為“縣&鄉(xiāng)鎮(zhèn)&村&小班號(hào)”。

4)在Arcmap添加“板栗”圖層，打開(kāi)屬性表，添加“連接”字段，字段值計(jì)算公式為“縣&鄉(xiāng)鎮(zhèn)&村&小班號(hào)”。關(guān)閉屬性表，右鍵點(diǎn)擊“板栗”圖層，選擇“連接和關(guān)聯(lián)”-“連接”，“要將哪些內(nèi)容連接到該圖層”選擇“某一表的屬性”，“選擇該圖層中連接將基于的字段”選擇“連接”，“選擇要連接到此圖層的表，或者從磁盤(pán)加載表”選擇“煙臺(tái)板栗抽檢樣地”，“選擇此表中要作為連接基礎(chǔ)的字段”選擇“連接”。連接結(jié)束后，選擇所有的匹配成功圖斑，將其導(dǎo)出到“抽檢樣地”數(shù)據(jù)集中，命名為“煙臺(tái)板栗抽檢樣地”。

3.5 實(shí)地核實(shí)確認(rèn)

將初步確定的抽檢樣地反饋到相應(yīng)縣級(jí)監(jiān)管部門(mén)，由縣級(jí)監(jiān)管部門(mén)安排人員按照“煙臺(tái)板栗抽檢樣地”矢量數(shù)據(jù)到鄉(xiāng)村小班實(shí)地核實(shí)樹(shù)種、齡組，補(bǔ)充經(jīng)營(yíng)者等信息，并將核實(shí)情況上報(bào)市級(jí)監(jiān)管部門(mén)，符合抽樣要求的確認(rèn)保留，不符合要求的按照所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)上次抽取過(guò)程K，R值繼續(xù)循環(huán)抽取，直至達(dá)到要求。

4 總結(jié)

1)本設(shè)計(jì)將森林資源管理“一張圖”應(yīng)用到食用林產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管抽檢樣地布設(shè)，以縣鄉(xiāng)級(jí)抽檢樹(shù)種資源量多少作為樣本單元入樣概率的輔助變量，提高了抽檢樣地的代表性、科學(xué)性和合理性，減少了樣地布設(shè)產(chǎn)生的誤差。

2)森林資源管理“一張圖”的準(zhǔn)確性和更新的及時(shí)性對(duì)抽檢樣地布設(shè)產(chǎn)生直接影響，通過(guò)設(shè)置屬性選擇條件可以開(kāi)展更加具體的采樣工作，例如設(shè)置齡組選擇條件，可以開(kāi)展不同果期質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)等；及時(shí)更新的森林資源管理“一張圖”數(shù)據(jù)可以及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)整樣本總體，避免樣地布設(shè)有遺漏和偏差。由于目前森林資源管理“一張圖”更新工作是以判圖結(jié)合實(shí)地調(diào)查，實(shí)際操作以判圖為主，不可避免產(chǎn)生誤差，因此在初步確定布設(shè)樣地后必須進(jìn)行實(shí)地核實(shí)，以消除森林資源管理“一張圖”誤差產(chǎn)生的影響。同時(shí)我市食用林產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)是由眾多一家一戶分散經(jīng)營(yíng)者組成，經(jīng)營(yíng)區(qū)域與森林資源管理“一張圖”區(qū)劃小班不完全一致，在圖中抽中的圖斑可能有多個(gè)經(jīng)營(yíng)者，需要縣級(jí)監(jiān)管單位確認(rèn)溝通經(jīng)營(yíng)者。