“一张图”在食用林产品抽检样地中的应用——以烟台市为例

王正茂，曲宏辉，孙中元，曹蓉芬,张 鑫，刘建华

(1.烟台市森林资源监测保护服务中心，山东 烟台 264003； 2.龙口市森林资源监测保护服务中心,山东 龙口 265700；3.招远市种苗站，山东 招远 265400)

1 引言

食品安全是关系到人们生命安全和身体健康的重大民生问题，开展食用林产品质量安全监测抽检是监管的有效途径和手段，对保证食用林产品质量安全具有重要价值和意义[1,2]。抽检样地布设的客观公正与否，关系到食用林产品抽检结果的精度和可信度，科学合理选择检测抽检样地至关重要。以往监测抽检样地的布设是上级下达的任务后，由监管部门根据掌握的情况自主选取，主观性局限性较大，科学性较差，代表性不强，不能客观、公正、准确地反映当地食用林产品质量安全状况。科学合理设计监测抽检样地对客观准确反映全市食用林产品质量安全情况、提升监管效率和资金绩效具有十分重要的意义[3,4]。

森林资源管理“一张图”是一个覆盖全境的森林资源分布矢量图，其将区域内的森林资源落实到具体的山头地块，可以直观反映区域内的树种、林种等森林资源分布情况[5,6]。国家林业和草原局每年开展一次年度更新工作，保持森林资源管理“一张图”的现势性、准确性和时效性[7]。将森林资源管理“一张图”应用于食用林产品质量安全监测抽检样地的布设，是对森林资源管理“一张图”在实践中具体应用的探索，可以有效提高食用林产品质量安全监测工作效率和资金绩效。

2 区域概况、数据来源及抽样方法

2.1 区域概况

烟台市是山东省森林资源储量的大市，也是传统经济林产区，烟台苹果莱阳梨驰名中外[8]。根据烟台市2018年底森林资源管理“一张图”数据，烟台市森林面积54.26万hm2，森林覆盖率36.28%，位居山东省首位，其中经济林面积29.65万hm2，苹果作为拳头经济林树种栽培面积达到23.3万hm2，樱桃、葡萄、梨、板栗等主要经济林栽培面积超过8000hm2。烟台市高度重视食品安全工作，2015年启动创建国家食品安全城市工作，是山东省首批国家食品安全示范城市，每年安排食用林产品质量安全监管经费，由上级部门下达的抽检任务，监管职能部门按照下达任务布设抽检样地，开展食用林产品质量安全监督抽检和风险监测工作。

2.2 数据来源和抽样范围

本研究的森林资源管理“一张图”采用的是2019年森林资源管理“一张图”年度更新工作成果，为2018年底的森林资源数据[9]。全市林业系统管辖范围内的规模化种植基地和个体果园，每个树种样品抽样，每个县市区原则上不少于2个，每个乡镇抽检地点不少于3个村。

2.3 抽样方法

不等概抽样利用了对总体掌握的信息按一定概率进行阶段抽样，因而抽出的样本比等概率进行的阶段抽样抽出的更有代表性更能反映总体单位数据的结构特征[10]。从森林资源管理“一张图”可以看到，各县市区树种资源分布差异较大，同一树种县域内各乡镇也不呈均匀分布，因此按照资源量多少分配抽检样本更能反映出整体状况。本设计采用分层不等概系统抽取法抽样，具体方法简介如下。

1)确定抽检乡镇数。在确定全市总抽检调查样本数量的前提下，按照县域内食用林产品抽检树种面积占全市该树种总面积的比例分配县级抽取的抽样单元数(乡镇个数)。

2)确定抽检乡镇。在县域范围内的乡镇级单位中，根据抽检树种在各乡镇中的分布情况，按照不等概(概率)等距抽样方法，抽取具体初级单元，确定抽检乡镇。

3)确定抽检小班。根据被抽中的乡镇中该树种小班数量，进行等距抽样，初步确定的调查对象，抽样结束后，制作抽检调查样地空间分布矢量数据。

4)现地核实。将初步确定的调查样本单元反馈到县级监管单位实地核实，符合条件的保留，不符合的再次抽取。

3 具体操作方法

本方法在2020年烟台市食用林产品监督抽检和风险监测工作中首次使用，减少了同一样地不同年份重复抽检的现象，极大地提高了烟台市食用林产品抽检样地的科学性和合理性。以板栗为例，根据上级下达的抽检任务，全市本年度板栗的抽检样本数量为44批次，因此布设抽检样地大于等于44个，多余的可作为备检样地。本方法涉及的工具为ArcGIS和Excel，具体操作方法如下：

3.1 提取抽检树种图层

1)在ArcCatalog中，建立名为“烟台市食用林产品抽检数据库”的地理数据库，数据库下建立名为“抽检树种”和“抽检样地”两个数据集，坐标系和森林资源管理“一张图”相同。

2)在Arcmap添加2019年森林资源管理“一张图”数据，打开属性列表，通过属性选择，选择优势树种为板栗的全部图斑，将选中的图斑作为单独图层导入到“抽检树种”数据集中，命名为“板栗”，同时导入相应的属性域。

3)在Arcmap中打开“板栗”图层，依次打开工具箱-数据管理工具-字段-字段删除，通过字段删除工具删除无用字段，仅保留县、乡镇、村、小班、面积、地类、林种、森林类别、优势树种9个字段。

依据上述方法分别建立不同树种的图层，此项为抽样的准备工作。

3.2 分配县级抽取的抽样单元数

1)在Arcmap添加“板栗”图层，依次打开工具箱-转换工具-Excel-表转Excel。通过表转Excel工具,“输入表”选择“板栗”，“输出Excel文件”选择相应的位置，“使用字段别名作为列标题”和“使用域和子类型描述”都打钩，制作名为“板栗”的Excel表。

2)打开“板栗”表格，使用Excel的数据透视表功能，行选择县，值选择面积，汇总各县的板栗面积，之后计算各县的板栗面积占全市板栗总面积的比值。按照每个乡镇抽3个的样本样地的要求，此次板栗检测拟15个乡镇，共计45个样地，按照各县板栗面积占全市板栗面积比例分配县级抽取的初级单元数(表1)。

表1 各县食用林产品-板栗抽检初级单元分配Tab.1 Distribution Table of Primary Units for Sampling Inspection of Edible Forest Products Chestnut in Each County

3.3 抽取抽检乡镇

在数据透视表(表2)中，列出乡镇板栗面积和累计面积。Mi代表乡镇板栗面积，M0代表本县内乡镇板栗累计面积，N代表抽取乡镇个数,计算步长K=M0/N。从[1，K]中随机抽取一个整数 R，然后取M0-R，M0-R-K……M0-R-(N-1)K，查找乡镇板栗面积累计数与此数值接近的数，确定对应的乡镇。以累计面积减随机数和步长，使得面积大的乡镇入样概率大。以牟平为例，具体说明：

1)打开“板栗”Excel表，使用“数据透视表”功能，筛选器选择“县”，行选择“乡镇”，值选择“面积”，汇总计算各乡镇的板栗面积Mi，根据板栗面积的大小升序排列各乡镇，同时计算乡镇板栗累积面积M0。

2)根据分配的县级抽样单元数，M0为1505.48，N=3,计算K=502，在Excel的一个空白单元格填入 “=randbetween(1,502)”得到随机数 r 值，本次是 147(也可能是其它随机数，随机数并不影响个体单元的入样概率)。

3)根据计算的R值，分别计算，M0-R=1358.48，M0-R-K=856.48，M0-R-2K=354.48查找乡镇板栗面积累计数与这3个数值接近的数，确定对应的乡镇为高陵镇，观水，王格庄镇(表2)。

表2 食用林产品抽检乡镇Tab.2 Sampling Inspection Table of Edible Forest Products hm2

3.4 初步确定抽检样地

根据抽检乡镇内抽检树种的图斑总数M和抽检样地个数3，确定步长K，从[1，K]中随机抽取一个整数R，然后取R+K，R+2K编号的数据记录，及初步确定抽检样地小班,以牟平区观水镇为例具体说明：

1)打开“板栗”Excel表，通过“筛选”功能，选中县为牟平区，乡镇为观水镇的全部数据，将选中的数据复制到名为“牟平观水板栗抽检图斑”的新Excel表中。

2)打开“牟平观水板栗抽检图斑”Excel表，查看数据条数M=133，计算步长K=45，在一个空白单元格填入 “=randbetween(1,45)”得到随机数 R值，本次是22， R=22，R+K=66，R+2K=110，这3数即抽取的序号，3个序号对应的是前垂柳175小班、东果子20小班和虎龙头60小班。

重复上述步骤，抽取其他乡镇的抽检样地，从而初步确定板栗的全市抽检样地，将全部抽检样地汇总至“烟台板栗抽检样地”Excel表中。

3)打开“烟台板栗抽检样地”Excel表，加入“连接”字段，字段值计算公式为“县&乡镇&村&小班号”。

4)在Arcmap添加“板栗”图层，打开属性表，添加“连接”字段，字段值计算公式为“县&乡镇&村&小班号”。关闭属性表，右键点击“板栗”图层，选择“连接和关联”-“连接”，“要将哪些内容连接到该图层”选择“某一表的属性”，“选择该图层中连接将基于的字段”选择“连接”，“选择要连接到此图层的表，或者从磁盘加载表”选择“烟台板栗抽检样地”，“选择此表中要作为连接基础的字段”选择“连接”。连接结束后，选择所有的匹配成功图斑，将其导出到“抽检样地”数据集中，命名为“烟台板栗抽检样地”。

3.5 实地核实确认

将初步确定的抽检样地反馈到相应县级监管部门，由县级监管部门安排人员按照“烟台板栗抽检样地”矢量数据到乡村小班实地核实树种、龄组，补充经营者等信息，并将核实情况上报市级监管部门，符合抽样要求的确认保留，不符合要求的按照所在乡镇上次抽取过程K，R值继续循环抽取，直至达到要求。

4 总结

1)本设计将森林资源管理“一张图”应用到食用林产品质量安全监管抽检样地布设，以县乡级抽检树种资源量多少作为样本单元入样概率的辅助变量，提高了抽检样地的代表性、科学性和合理性，减少了样地布设产生的误差。

2)森林资源管理“一张图”的准确性和更新的及时性对抽检样地布设产生直接影响，通过设置属性选择条件可以开展更加具体的采样工作，例如设置龄组选择条件，可以开展不同果期质量安全监测等；及时更新的森林资源管理“一张图”数据可以及时准确调整样本总体，避免样地布设有遗漏和偏差。由于目前森林资源管理“一张图”更新工作是以判图结合实地调查，实际操作以判图为主，不可避免产生误差，因此在初步确定布设样地后必须进行实地核实，以消除森林资源管理“一张图”误差产生的影响。同时我市食用林产品生产经营是由众多一家一户分散经营者组成，经营区域与森林资源管理“一张图”区划小班不完全一致，在图中抽中的图斑可能有多个经营者，需要县级监管单位确认沟通经营者。