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1、第六章 抽樣方法,各種取樣工具 隨機(jī)抽樣 分層抽樣 選擇抽樣 順序抽樣 多重抽樣,生態(tài)學(xué)研究中的取樣工具,水體采樣工具,網(wǎng)捕,網(wǎng)捕,敲打振落法,誘集法,誘捕,吸取式取樣工具,捕捉網(wǎng),第一節(jié) 隨機(jī)抽樣Random sampling,基本觀點(diǎn) 抽樣不受主觀或其它因素的偏袒所影響，即總體內(nèi)所有個(gè)體都有同等被抽出的機(jī)會(huì)。 下面這些抽樣屬于隨機(jī)抽樣嗎？,,,,,,,,,,,,,,,,C:在42個(gè)樣方中隨意抽取5個(gè)樣方進(jìn)行數(shù)量調(diào)查？,NO RANDOM ！,A,B,,一、隨機(jī)抽樣的步驟,抽樣前對(duì)所有樣方進(jìn)行編號(hào)和定位。 確定需抽取的樣方數(shù)。 在編好號(hào)的樣方中隨機(jī)抽取需要的樣方數(shù)。 抽簽法 隨機(jī)數(shù)字法 對(duì)抽
2、到的樣方進(jìn)行調(diào)查,Q：編號(hào)是按順序編號(hào)好？還是隨機(jī)編號(hào)好？,二、 隨機(jī)抽樣參數(shù)的估計(jì),平均數(shù)：平均每樣方中的數(shù)量 調(diào)查總體的總數(shù)X 平均數(shù)的方差 平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤 平均數(shù)的置信限 種群總個(gè)體數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤為：,第二節(jié) 分層隨機(jī)抽樣Stratified random sampling,基本觀點(diǎn)： 先將總體劃分為不重疊的亞群，亞群的面積或形狀大小可以不同。 總體中的個(gè)體數(shù)為各亞群中的個(gè)體數(shù)之和，即NN1N2+NL（L為亞群數(shù))。,,下列情況可考慮采用分層抽樣 研究區(qū)個(gè)體的空間分布極不均一時(shí)。如圖5-1。 研究區(qū)的環(huán)境異質(zhì)性極高時(shí)。,,分層抽樣的優(yōu)點(diǎn) 可適合于不同人員同時(shí)調(diào)查總體的不同部分。 可對(duì)各亞群分
3、別進(jìn)行平均數(shù)和置信區(qū)間的估計(jì)。 抽樣時(shí)對(duì)不同亞群可區(qū)分對(duì)待。 可得到較精確的結(jié)果。,一、使用步驟,對(duì)研究區(qū)進(jìn)行分層：按種群密度、地理區(qū)域等劃分。 在每層區(qū)域內(nèi)采用隨機(jī)抽樣進(jìn)行個(gè)體數(shù)的調(diào)查。 計(jì)算每層區(qū)域的平均值和方差。 計(jì)算研究區(qū)種群總體的平均數(shù)和方差。 總體平均數(shù)置信區(qū)間估計(jì)。,二、參數(shù)估計(jì)方法,平均數(shù)的計(jì)算,Nh：h 層的大小，即h層的總樣方數(shù),抽樣層 各層 抽取 各樣方中的 大小 樣方數(shù) 個(gè)體數(shù) 路邊 10 5 0，4，10，1，5 草地 12 6 2，0，0，1，0，3 林地 20 10 0，0，4，0，1，2，0，6，0，2,
4、,,,試估計(jì)研究區(qū)車前草種群的密度？,路邊平均密度(0+4+10+1+5)/5=4株/樣方 草地平均密度(213)/6=1株/樣方 林地平均密度(4+1+2+6+2)/10=1.5株/樣方 車前草密度(4101121.520)/(10+12+20)=1.95,,方差的計(jì)算 各層在總體中的權(quán)重值Wh。 Wh=Nh / N Nh：h層包含的樣方數(shù) N：研究區(qū)的總樣方數(shù) nh：h層的抽樣數(shù),,對(duì)由路邊、草地和林地所組成的研究區(qū)內(nèi)車前草種群數(shù)量進(jìn)行調(diào)查。經(jīng)測(cè)定三種區(qū)域的大小分別為：路邊由10個(gè)1m2的樣方組成，草地由10個(gè)2m2的樣方組成，林地由10個(gè)4m2的樣方組成。則三種類型地的權(quán)重分別為：,1/
5、7 2/7 4/7,三、各層中抽樣數(shù)的分配方法,比例分配法Proportional allocation 最優(yōu)分配法Optimal allocation,比例分配法,95%置信水平下需抽的總抽樣數(shù) 按一定比例向每個(gè)層次亞群中分配抽樣數(shù)。 比例可以是人為規(guī)定的比例，如每層中抽取10的樣方。 比例也可按權(quán)重值。 每個(gè)亞群中最少要抽2個(gè)以上樣方。,最優(yōu)分配法,考慮抽樣成本，以最經(jīng)濟(jì)為依據(jù)。 抽樣總成本Cc0+chnh ch：在h層上抽一個(gè)樣的開支 nh：h層上抽取的總樣方數(shù) 總開支一定時(shí)，以最小標(biāo)準(zhǔn)誤為原則來確定抽樣數(shù)。 標(biāo)準(zhǔn)誤一定時(shí)，以最小開支為原則來確定抽樣數(shù)。,總開支一定時(shí)，總抽樣數(shù)n：,
6、各層抽樣數(shù):,標(biāo)準(zhǔn)誤一定時(shí)，總抽樣數(shù)n：,V=(d / t )2,抽樣花費(fèi)不明時(shí)：,各層抽樣數(shù):,四、如何進(jìn)行分層？,一般不宜超過6層 法(樣方頻率累積平方根法),調(diào)查區(qū)分幾層，各層的界限如何確定？,分層步驟,按一定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)研究區(qū)進(jìn)行級(jí)別劃分，如水深、密度、濕度等； 統(tǒng)計(jì)在各級(jí)別區(qū)域內(nèi)抽取的樣方數(shù)(頻次)； 計(jì)算各級(jí)別區(qū)域樣方頻次的平方根并累積； 按下式計(jì)算各層的分界點(diǎn)的：,分界點(diǎn)的累積平方根,思考題,請(qǐng)說說哪些情形的生態(tài)學(xué)調(diào)查不需采用分層抽樣方法？,研究區(qū)同質(zhì)性很高時(shí)不需采用。 研究前不明白研究變量產(chǎn)生變異的來源時(shí)，不宜采用。,第三節(jié) 選擇抽樣Adaptive sampling,在調(diào)查過程
7、中，研究者有在已發(fā)現(xiàn)研究對(duì)象的區(qū)域周圍進(jìn)行取樣的傾向。 這種傾向在聚集分布和個(gè)體數(shù)相當(dāng)少的種群中表現(xiàn)更為突出。 選擇性聚集抽樣是選擇抽樣中的一種常用方法。 該方法的準(zhǔn)確性一般比隨機(jī)抽樣高。,,選擇聚集抽樣的步驟：,(1)在研究區(qū)隨機(jī)抽取一定數(shù)量的樣方。 (2)在抽取的樣方中選擇含有研究個(gè)體的樣方。 (3)在每個(gè)選擇樣方周圍進(jìn)行繼續(xù)選樣，形成多個(gè)網(wǎng)狀樣方組。 (4)繼續(xù)選樣直到選擇的樣方中不含有研究個(gè)體數(shù)為止。 (5)進(jìn)行種群密度及置信區(qū)間的估計(jì)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,參數(shù)估計(jì),平均數(shù)估計(jì),wi:第i個(gè)網(wǎng)狀樣方組中的平均個(gè)體數(shù) n:為隨機(jī)抽取的樣方數(shù),,方差估計(jì),(有放
8、回抽樣，n為抽取的樣方數(shù)),(無(wú)放回抽樣,N為總樣方數(shù)),討論題,哪些情形的種群調(diào)查不宜采用選擇性聚集抽樣方法？,當(dāng)大部分樣方中均有一到多個(gè)研究個(gè)體時(shí)不宜采用。,第四節(jié) 順序抽樣(自學(xué)3min)Systematic sampling,問題： 簡(jiǎn)述該類抽樣的基本操作步驟？ 順序抽樣的優(yōu)點(diǎn)？ 順序抽樣的缺點(diǎn)？ 常用的順序抽樣方法有哪些？,知識(shí)要點(diǎn),該方法簡(jiǎn)單且易于操作，應(yīng)用較普遍。 抽樣時(shí)選好一定的間隔，等距離抽取一定數(shù)量的樣本，計(jì)數(shù)樣本內(nèi)的個(gè)體數(shù)。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便，省時(shí)省工，樣方在總體中分布均勻。 缺點(diǎn)：選取的樣本代表性較差，不同分布的種群宜采用不同的順序抽樣方法。如果選擇的方法不適合，得到的平均值
9、可信度不高。,,常用的順序抽樣方法有： 五點(diǎn)取樣：適宜隨機(jī)分布種群 對(duì)角線取樣：適宜隨機(jī)分布種群 棋盤式取樣：隨機(jī)和核心分布 平行跳躍式取樣：核心分布 z字形取樣：負(fù)二項(xiàng)分布 在統(tǒng)計(jì)上沒有嚴(yán)格意義上的方差估計(jì)方法,第五節(jié) 多重抽樣Multistage sampling,在同一個(gè)取樣單位(如樣方)中進(jìn)行多次亞取樣Subsample。 如，1000L水中浮游動(dòng)物的數(shù)量，可隨機(jī)抽取100個(gè)1ml水，計(jì)數(shù)其中的浮游動(dòng)物數(shù)量，從而估計(jì)1000L水中的數(shù)量。 又如，調(diào)查楓樹上蚜蟲的數(shù)量，對(duì)選取的每株楓樹(抽樣單位)，隨機(jī)抽取100張葉，計(jì)數(shù)其上的蚜蟲數(shù)，從而估計(jì)每株樹上的平均蚜蟲量。,,多重抽樣有多個(gè)水平
10、，其兩重抽樣是基礎(chǔ)。 對(duì)抽樣單位進(jìn)行不同層次的劃分，如林、樹、枝、葉(四重)。,問題？,多重抽樣與分層抽樣有何不同？,分層抽樣是對(duì)研究區(qū)的分層，沒有亞樣方。 多重抽樣是對(duì)樣方的分層，形成亞樣方。,參數(shù)估計(jì)方法,如選擇n個(gè)樣方，并在每一個(gè)樣方中選取m個(gè)亞樣方(稱為元素)進(jìn)行調(diào)查。 第i個(gè)樣方中所含生物個(gè)體的平均數(shù)為：,所有樣方中的平均個(gè)體數(shù)為：,m,,n,,,多重抽樣數(shù)的確定方法,抽取的基本樣方數(shù)？亞樣方數(shù)？ 每個(gè)樣方中理想的抽樣元素?cái)?shù)（亞樣方數(shù))m ：,基本樣方內(nèi)抽樣元素的方差,,基本樣方間的方差組成,,基本樣方的方差：,基本樣方內(nèi)抽樣元素的方差：,基本樣方間方差的組成：,M為每個(gè)基本樣方中的亞樣方單位個(gè)數(shù),討論題,對(duì)紫金山針葉松種群數(shù)量進(jìn)行估計(jì)，你認(rèn)為可采取何種抽樣方法？ (針葉松在較高海拔區(qū)域分布多，但適生性也較廣),,
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