抽样技术其他专题精选PPT.ppt
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1、抽样技术 其他专题第1页,此课件共46页哦2 n以前各章基本假设总体单元数以前各章基本假设总体单元数N是已知的,然是已知的,然后对总体的有关特征如均值、总值、比例等后对总体的有关特征如均值、总值、比例等进行估计。进行估计。n但有些场合,总体单元数是未知的,是要估但有些场合,总体单元数是未知的,是要估计的目标,如:一个池塘中鱼的数量,一片计的目标,如:一个池塘中鱼的数量,一片森林中鸟的数量等。森林中鸟的数量等。n彼得森(彼得森(Peterson,1896)提出捕获再捕)提出捕获再捕获抽样,并将此方法用于野生动物的数量研获抽样,并将此方法用于野生动物的数量研究中。究中。第一节第一节 捕获再捕获抽样
2、捕获再捕获抽样第2页,此课件共46页哦以捕鱼为例说明:以捕鱼为例说明:n假如要估计湖中的鱼的数量假如要估计湖中的鱼的数量N;n从湖中捕获从湖中捕获200条鱼做记号放回湖中,让它们条鱼做记号放回湖中,让它们与湖中未做记号的鱼充分混合。与湖中未做记号的鱼充分混合。n然后从湖中再捕获然后从湖中再捕获100条鱼,假设这次捕获的鱼中条鱼,假设这次捕获的鱼中有有20条是已经做了记号的,若假定鱼的总体没有条是已经做了记号的,若假定鱼的总体没有变化,两次捕鱼都是简单随机抽样,就可以估计湖变化,两次捕鱼都是简单随机抽样,就可以估计湖中的鱼中的鱼20%做了标记,由此可以推断做了标记,由此可以推断N的估计值是的估计
3、值是1000。3第3页,此课件共46页哦这种方法依赖于以下假定:这种方法依赖于以下假定:n(1)总体是封闭的)总体是封闭的两次抽样间没有鱼进入或离开该湖。即对每次抽两次抽样间没有鱼进入或离开该湖。即对每次抽样而言,样而言,N相同。相同。n(2)每个样本都是来自总体的简单随机抽样。即湖中每条鱼都有同)每个样本都是来自总体的简单随机抽样。即湖中每条鱼都有同样机会被捕获。样机会被捕获。n(3)两个样本是独立的。即第一次捕获并放回湖中再次与总体)两个样本是独立的。即第一次捕获并放回湖中再次与总体混合,标记与否和第二次被捕获的概率没有关系。混合,标记与否和第二次被捕获的概率没有关系。n(4)鱼不会丢失其
4、标记,从而有记号的鱼可以被识别。)鱼不会丢失其标记,从而有记号的鱼可以被识别。4第4页,此课件共46页哦5若若 为第二次抽样的样本量,为第二次抽样的样本量,m m为第二次捕获有记号的单元为第二次捕获有记号的单元的数量,有的数量,有则则一、一、直接抽样法直接抽样法先从单元数为先从单元数为N N(未知)的总体中抽取一个随机样本,(未知)的总体中抽取一个随机样本,设样本量为设样本量为 ,把这些单元做上记号,然后放回总体,把这些单元做上记号,然后放回总体,使其与原总体的单元充分混合;这时,做记号的数量占使其与原总体的单元充分混合;这时,做记号的数量占总体数量的比例为总体数量的比例为 ,N,N未知,未知
5、,P P待估计;待估计;再抽取一个样本,观察其中做记号的单元所占的比例,对再抽取一个样本,观察其中做记号的单元所占的比例,对总体的单元数进行估计。总体的单元数进行估计。第5页,此课件共46页哦6可以看成比率估计的特殊形式可以看成比率估计的特殊形式令令1,0,如果第如果第i个做过标记个做过标记如果第如果第i个未做标记个未做标记第6页,此课件共46页哦7由比率估计方差可以得到:由比率估计方差可以得到:有偏有偏当第一次样本量和第二次样本量足够大时,偏差会逐步变小。当第一次样本量和第二次样本量足够大时,偏差会逐步变小。通常对通常对N是略有高估的。是略有高估的。在大样本情况下,估计量在大样本情况下,估计
6、量 近似正态分布,可以给出一定置信近似正态分布,可以给出一定置信度下的置信区间。度下的置信区间。第7页,此课件共46页哦8n前例中,前例中,第8页,此课件共46页哦二、逆抽样法二、逆抽样法n当做记号的单元在总体中的比例很小时,即当做记号的单元在总体中的比例很小时,即 很小,很小,9则在第二次抽样时是一个小比例事件,如果则在第二次抽样时是一个小比例事件,如果 不够大,很可能出现不够大,很可能出现没有记号的单元,即没有记号的单元,即 ,无法对,无法对N进行估计。进行估计。n一种方法:加大第一次抽样的数目;一种方法:加大第一次抽样的数目;n另一种:逆抽样;另一种:逆抽样;n这种方法在第二次抽样时,并
7、不对这种方法在第二次抽样时,并不对 的数量作出规定,而是的数量作出规定,而是一直抽到曾做过记号的单元数达到一直抽到曾做过记号的单元数达到 个为止。个为止。n与直接抽样法不同,此时与直接抽样法不同,此时 是预先规定的,而是预先规定的,而 是一个随机是一个随机变量。变量。第9页,此课件共46页哦n例:欲估计某个森林中啄木鸟的数量。首先随即捕捉了例:欲估计某个森林中啄木鸟的数量。首先随即捕捉了150只啄木鸟,并只啄木鸟,并在鸟的翅膀下染上颜色作为记号,然后予以放飞,适当的一段时间后,在在鸟的翅膀下染上颜色作为记号,然后予以放飞,适当的一段时间后,在第二次捕捉中目标是捕到有记号的啄木鸟第二次捕捉中目标
8、是捕到有记号的啄木鸟35只,结果一共捕捉了只,结果一共捕捉了100只。只。要求估计啄木鸟的数量,并给出估计标准误。要求估计啄木鸟的数量,并给出估计标准误。10第10页,此课件共46页哦n某出版社要调查某一某出版社要调查某一畅销书的盗版数量畅销书的盗版数量,由于正版发行多少册是已,由于正版发行多少册是已知的,相当于已做记号的的知的,相当于已做记号的的 册,然后可以随机的抽取册,然后可以随机的抽取 个购个购买该书的读者,若其中有买该书的读者,若其中有 册正版书,则可以推算出正版书和册正版书,则可以推算出正版书和盗版书的总量,从而算出盗版书的数量。盗版书的总量,从而算出盗版书的数量。n推算总的网站数
9、量推算总的网站数量。在。在CN下注册的网站的数量是已知的,但在下注册的网站的数量是已知的,但在CN外的就无法掌握外的就无法掌握 11n捕获再捕获的抽样方法捕获再捕获的抽样方法 起源于野生动物的估计,可以进一步扩展用于社起源于野生动物的估计,可以进一步扩展用于社会经济的统计。会经济的统计。n广场集会人数的调查广场集会人数的调查。如某报社要报导某次自发性的集会人数,可。如某报社要报导某次自发性的集会人数,可以在广场入口处散发一些小红帽,然后由记者随机抽取一个参与集会以在广场入口处散发一些小红帽,然后由记者随机抽取一个参与集会的样本,该样本中有多少有小红帽,就可以推断出总人数。的样本,该样本中有多少
10、有小红帽,就可以推断出总人数。第11页,此课件共46页哦采用条样(采用条样(Quadrat samples)估计总体密度和数量估计总体密度和数量n直接抽样和逆抽样都是建立在总体单位流动性比较直接抽样和逆抽样都是建立在总体单位流动性比较大的基础上;大的基础上;n对于有些总体的流动性并不是很大,例如松林中发生的松对于有些总体的流动性并不是很大,例如松林中发生的松毛虫灾害,大气中的可吸入颗粒物,就不适宜采用捕捉再毛虫灾害,大气中的可吸入颗粒物,就不适宜采用捕捉再捕捉抽样;捕捉抽样;n通常采用抽取若干样本来估计总体密度,然后根据通常采用抽取若干样本来估计总体密度,然后根据总体的面积或体积来估计总体数量
11、。总体的面积或体积来估计总体数量。12第12页,此课件共46页哦n设一个地区的面积为设一个地区的面积为A,从中随机抽取,从中随机抽取n个样本,这种样本通常称为条个样本,这种样本通常称为条样。若每个条样的面积为样。若每个条样的面积为a,则总体划分为,则总体划分为N个个a,总面积,总面积A=Na。13n这些元素在总体中的密度为这些元素在总体中的密度为第13页,此课件共46页哦n在对密度的估计中,通常假设总体的元素在总体中的分布是随机的,而在对密度的估计中,通常假设总体的元素在总体中的分布是随机的,而不是聚集在一起的,即分布没有一定的规则顺序,因此在条样中不是聚集在一起的,即分布没有一定的规则顺序,
12、因此在条样中 的的分布近似于泊松分布;分布近似于泊松分布;14n先计算样本每个条样中的平均元素数:先计算样本每个条样中的平均元素数:n再估计条样的密度:再估计条样的密度:n总体的元素总量总体的元素总量M的估计值为:的估计值为:n其方差估计为:其方差估计为:第14页,此课件共46页哦n例:在一项耕地的切根虫调查中,抽取的工具是一个例:在一项耕地的切根虫调查中,抽取的工具是一个20cm长和长和20cm宽的一个正方形测框,取宽的一个正方形测框,取10cm的表土来计量切根虫的数量。的表土来计量切根虫的数量。随机取了随机取了10个样框资料,得到每个测框中平均有切根虫个样框资料,得到每个测框中平均有切根虫
13、2条。试估条。试估计在一块计在一块5000平方米的耕地中有多少切根虫,并给出估计标准误。平方米的耕地中有多少切根虫,并给出估计标准误。15解:解:切根虫数切根虫数已知已知该耕地切根虫数估计为该耕地切根虫数估计为25万条,估计标准误为万条,估计标准误为5.59万条。万条。第15页,此课件共46页哦16 第二节第二节 样本轮换样本轮换一、样本轮换的原因一、样本轮换的原因n有些抽样调查是连续性的,需要定期的重复进行;有些抽样调查是连续性的,需要定期的重复进行;n通常逐月、逐季或者每半年一次,都要估计有关指标,通常逐月、逐季或者每半年一次,都要估计有关指标,还要与上月上季或上年同期对比;还要与上月上季
14、或上年同期对比;n为了解决样本老化和更换全部样本单位引起的费用增加以为了解决样本老化和更换全部样本单位引起的费用增加以及前后期比较问题,就要考虑采用样本轮换。及前后期比较问题,就要考虑采用样本轮换。n样本轮换:样本轮换:在抽样调查中,每隔一定时间更换一定比在抽样调查中,每隔一定时间更换一定比例的样本单位,保留其余单位。例的样本单位,保留其余单位。第16页,此课件共46页哦17二、样本轮换的最优比例二、样本轮换的最优比例n假定抽样是放回的简单随机抽样;假定抽样是放回的简单随机抽样;n设在第一个时期的样本量为设在第一个时期的样本量为n,在第二个时期,在第二个时期保留样本的比例为保留样本的比例为p,
15、即保留的样本量为,即保留的样本量为np,同时独立的补充新的样本量同时独立的补充新的样本量nq,p+q=1。第。第二个时期的样本量仍然为二个时期的样本量仍然为n。第17页,此课件共46页哦18n第一个时期与第二个时期相同的第一个时期与第二个时期相同的np个单位在第一个时期个单位在第一个时期的均值的均值n第一个时期的第一个时期的nq个单位在第一个时期的均值个单位在第一个时期的均值nnp个单位在第二个时期的均值个单位在第二个时期的均值nnq个补充单位在第二个时期的均值个补充单位在第二个时期的均值n估计第二个时期的均值,并希望此均值充分利用第一个时期的信息,估计第二个时期的均值,并希望此均值充分利用第
16、一个时期的信息,令令第18页,此课件共46页哦19因为因为要使要使有有可以求得估计量方差可以求得估计量方差第19页,此课件共46页哦20该估计量的方差:该估计量的方差:第20页,此课件共46页哦n如果不利用前期信息,只根据第二期的结果来估计均值,有如果不利用前期信息,只根据第二期的结果来估计均值,有21其方差为其方差为n计算利用前期信息后的设计效应计算利用前期信息后的设计效应见书见书P208:可以得到最优的轮换比:可以得到最优的轮换比:第21页,此课件共46页哦22n三、样本轮换方法(三、样本轮换方法(P209P209)n四、样本轮换应该遵循的原则四、样本轮换应该遵循的原则第22页,此课件共4
17、6页哦23 第三节第三节 敏感性问题的处理敏感性问题的处理n一、敏感性问题一、敏感性问题 所调查的内容涉及个人隐私,受访者不愿或不便于公开的问所调查的内容涉及个人隐私,受访者不愿或不便于公开的问题。题。n如果直接使用对这类问题的答案构成的调查结果来推断总体,如果直接使用对这类问题的答案构成的调查结果来推断总体,显然可靠性值得怀疑。显然可靠性值得怀疑。n一般从两个方面改进:一般从两个方面改进:n改进问卷设计;改进问卷设计;n通过引入专门的抽样技术(随机化模型),消除受访者的防卫心理,通过引入专门的抽样技术(随机化模型),消除受访者的防卫心理,降低受访者因真实回答遭受的隐私受侵害的风险。降低受访者
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