提升海洋休闲渔业评估成本效益的新策略：基于广义可加模型（GAM）的参与率与捕捞努力量灵活估计

本研究针对海洋休闲渔业（MRF）评估中传统调查方法成本高、分辨率低的问题，提出了一种基于广义可加模型（GAM） hurdle 半参数估计的创新方法。利用意大利全国电话调查的16,000余样本，研究实现了未抽样区域的精准预测和小尺度空间分辨率下的参与率与捕捞次数估算。结果显示意大利MRF参与者约150万人（占总人口2.6%），年捕捞次数达3400万次。该方法在样本量缩减至25%时仍保持可靠预测（误差率≤12%），为资源有限地区开展MRF评估提供了经济高效的解决方案，对推动渔业可持续管理政策具有重要意义。

　　

在全球沿海地区，海洋休闲渔业（Marine Recreational Fisheries, MRF）已成为广受欢迎的休闲活动，不仅带来显著的社会经济效益，每年在欧洲创造超过60亿欧元的消费支出，同时也对海洋生态系统产生不可忽视的影响。在某些海域，休闲渔业对特定鱼种（如海鲈鱼、大西洋鳕鱼）的捕捞量甚至超过商业捕捞。然而，由于休闲渔民活动时空分布分散、缺乏强制报告制度，获取准确数据面临巨大挑战。传统依赖电话调查、邮件问卷和现场采样方法不仅成本高昂，还存在自选择偏差问题，且难以实现精细化空间尺度的评估，这导致许多国家特别是发展中国家无法将MRF纳入渔业管理政策体系。

在此背景下，研究团队在《Marine Policy》发表了一项突破性研究，通过开发基于广义可加模型（Generalized Additive Model, GAM）的hurdle模型框架，实现了MRF参与率和捕捞努力量的高效估计。该方法仅需使用易获取的市政级统计数据（如年龄、性别、海岸距离等），即可实现未抽样区域的精准预测和小尺度空间分辨率下的估算，大幅降低了数据收集成本和时间消耗。

研究团队采用的关键技术方法包括：1）基于意大利全国代表性电话调查数据（16,182个有效样本）构建数据库；2）运用QGIS软件和OpenStreetMap路网数据计算旅行成本（Travel Cost, TC），包含货币成本和时间机会成本；3）建立GAM hurdle模型联合估计参与概率（零部分）和捕捞次数（计数部分）；4）通过惩罚最大似然估计和广义交叉验证确定平滑参数；5）采用蒙特卡洛模拟（5000次）计算置信区间和样本量缩减实验。

4.1. 模型拟合

研究比较了线性模型、对数线性模型和GAM三种规格的拟合效果。结果显示，GAM模型的偏差解释度达到3.92%，较线性模型（2.92%）和对数线性模型（2.74%）有显著提升。在零部分（参与概率）模型中，年龄和旅行成本的有效自由度（edf）分别为3.205和1.644，表明年龄呈三次方关系，旅行成本非线性程度较低。在计数部分（捕捞次数）模型中，年龄和旅行成本的edf均超过3，表明存在显著的非线性关系。性别变量在三个模型中均显示男性参与概率显著更高（系数1.923，p<0.001）。

4.2. MRF估计

国家层面预测结果显示：GAM模型估计意大利MRF参与者为150万人（95%CI: 120-180万），占总人口2.57%，年捕捞次数3,430万次（95%CI: 2,840-4,090万）。与线性模型（150万参与者/2,880万次）和对数线性模型（190万参与者/3,780万次）相比，GAM结果更接近传统Horvitz-Thompson估计量（沿海地区参与率3.17%，捕捞次数2,970万次）。空间分布图显示沿海地区参与率和捕捞努力量显著高于内陆地区，且模型预测结果较原始调查数据噪声显著降低。

4.3. 子样本模拟

通过样本量缩减实验发现，GAM模型在小样本情况下仍保持良好预测性能。当样本量缩减至1,000（原样本6.25%）时，参与者数量的中位数绝对百分比误差（MAPE）为25%，捕捞次数MAPE为73%；当样本量增至4,000（25%）时，误差率分别降至12%和36%；样本量达到8,000（50%）时，误差率进一步降至7%和20%。这表明该方法在有限样本下仍能提供可靠估计，特别适合资源受限地区应用。

研究结论与意义

该研究开发的GAM hurdle模型突破了传统MRF评估方法的局限性，实现了三大创新：1）能够 extrapolate 未抽样区域的估计值；2）提供市政级别的高空间分辨率预测；3）在样本量大幅缩减情况下保持可靠性能。研究发现意大利MRF规模远超既往认知（Hyder等2018年估计为480万次/年），实际捕捞次数可能达到3,400万次/年，这对渔业管理政策制定具有重要启示。

方法学上，研究证实了参数模型函数形式假设对结果产生的显著影响：对数线性模型会高估参与者数量24%，捕捞次数11%；线性模型则低估捕捞次数16%。这种偏差可能导致政策制定失误——过高估计可能引发过度严格规制，降低渔民福利；过低估计则可能导致保护不足，威胁鱼类种群可持续性。

研究的实践价值在于为发展中国家提供了成本效益优异的评估方案。推算表明，仅需8,000样本即可实现欧盟全域MRF评估（成本约14万欧元），较传统方法大幅降低成本。未来研究可扩展至渔获量数据建模、纳入收入等社会经济变量、考虑空间自相关效应，以及采用钓鱼日记等实时数据收集方式减少回忆偏差。

这项研究为将MRF纳入生态系统管理提供了科学可靠且经济可行的技术路径，对实现联合国可持续发展目标（SDG 14）中关于可持续渔业的子目标具有重要推动作用。通过精准量化休闲渔业的社会经济和生态影响，政策制定者能够更好地平衡休闲渔业发展与海洋生态保护的关系，促进蓝色经济的可持续发展。