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1、第六章 抽样方法 各种取样工具 随机抽样 分层抽样 选择抽样 顺序抽样 多重抽样生态学研究中的取样工具水体采样工具网捕网捕敲打振落法诱集法诱捕吸取式取样工具捕捉网第一节 随机抽样Random sampling 基本观点 抽样不受主观或其它因素的偏袒所影响，即总体内所有个体都有同等被抽出的机会。下面这些抽样属于随机抽样吗？C:在在42个样个样方中随意抽方中随意抽取取5个样方进个样方进行数量调查？行数量调查？NO RANDOM！AB一、随机抽样的步骤 抽样前对所有样方进行编号和定位。确定需抽取的样方数。在编好号的样方中随机抽取需要的样方数。抽签法 随机数字法 对抽到的样方进行调查Q：编号是按顺序编
2、号好？还是随机编号好？：编号是按顺序编号好？还是随机编号好？二、随机抽样参数的估计 平均数：平均每样方中的数量 调查总体的总数X 平均数的方差 平均数的标准误 平均数的置信限 种群总个体数的标准误为：xxNSS 第二节 分层随机抽样Stratified random sampling 基本观点：先将总体划分为不重叠的亚群，亚群的面积或形状大小可以不同。总体中的个体数为各亚群中的个体数之和，即NN1N2+NLL为亚群数)。下列情况可考虑采用分层抽样 研究区个体的空间分布极不均一时。如图5-1。研究区的环境异质性极高时。分层抽样的优点 可适合于不同人员同时调查总体的不同部分。可对各亚群分别进行平均
3、数和置信区间的估计。抽样时对不同亚群可区分对待。可得到较精确的结果。一、使用步骤 对研究区进行分层：按种群密度、地理区域等划分。在每层区域内采用随机抽样进行个体数的调查。计算每层区域的平均值和方差。计算研究区种群总体的平均数和方差。总体平均数置信区间估计。二、参数估计方法 平均数的计算hhhNxNxSTNh：h 层的大小，即h层的总样方数抽样层 各层 抽取 各样方中的 大小 样方数 个体数路边 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试估计研究区车前草种群的密度？路边平均密度路边平均密度(0+4+10+1+5
4、)/5=4株株/样方样方草地平均密度草地平均密度(213)/6=1株株/样方样方林地平均密度林地平均密度(4+1+2+6+2)/10=1.5株株/样方样方车前草密度车前草密度(4101121.520)/(10+12+20)=1.95 方差的计算 各层在总体中的权重值Wh。Wh=Nh/N Nh：h层包含的样方数 N：研究区的总样方数 nh：h层的抽样数hhhhhnNnSWS)/1(222 对由路边、草地和林地所组成的研究区内车前草种群数量进行调查。经测定三种区域的大小分别为：路边由10个1m2的样方组成，草地由10个2m2的样方组成，林地由10个4m2的样方组成。则三种类型地的权重分别为：1/7
5、 2/7 4/7三、各层中抽样数的分配方法 比例分配法Proportional allocation 最优分配法Optimal allocation比例分配法 95%置信水平下需抽的总抽样数 按一定比例向每个层次亚群中分配抽样数。比例可以是人为规定的比例，如每层中抽取10的样方。比例也可按权重值。每个亚群中最少要抽2个以上样方。224dSWnhh最优分配法 考虑抽样成本，以最经济为依据。抽样总成本Cc0+chnh ch：在h层上抽一个样的开支 nh：h层上抽取的总样方数 总开支一定时，以最小标准误为原则来确定抽样数。标准误一定时，以最小开支为原则来确定抽样数。总开支一定时，总抽样数n：)()/
6、()(0hhhhhhcSNcSNcCn 各层抽样数:hhhhhSNSNnn 标准误一定时，总抽样数n：)(/1()/)(2hhhhhhhhSWNVcSWcSWnV=(d/t )2)(/1()(22hhhhSWNVSWn抽样花费不明时：各层抽样数:hhhhhSNSNnn四、如何进行分层？一般不宜超过6层 法(样方频率累积平方根法)fcum调查区分几层，各层的界限如何确定？分层步骤 按一定标准对研究区进行级别划分，如水深、密度、湿度等；统计在各级别区域内抽取的样方数(频次)；计算各级别区域样方频次的平方根并累积；按下式计算各层的分界点的：iLfcum)max(分界点的累积平方根水深样方数样方平方根
7、 累积河蚌数1442234,128,13,015113271821.4144.414361,41931.7326.1460,5,36320428.146176,32,122,4121119.146212221.4142110.560,02352.2350712.7969,112,255,3,65244214.796122,102,0,72521.4142116.21018,12621.4142117.62514,9思考题 请说说哪些情形的生态学调查不需采用分层抽样方法？研究区同质性很高时不需采用。研究前不明白研究变量产生变异的来源时，不宜采用。第三节 选择抽样Adaptive sampling
8、 在调查过程中，研究者有在已发现研究对象的区域周围进行取样的倾向。这种倾向在聚集分布和个体数相当少的种群中表现更为突出。选择性聚集抽样是选择抽样中的一种常用方法。该方法的准确性一般比随机抽样高。选择聚集抽样的步骤：(1)在研究区随机抽取一定数量的样方。(2)在抽取的样方中选择含有研究个体的样方。(3)在每个选择样方周围进行继续选样，形成多个网状样方组。(4)继续选样直到选择的样方中不含有研究个体数为止。(5)进行种群密度及置信区间的估计。参数估计 平均数估计nwxiwi:第i个网状样方组中的平均个体数n:为随机抽取的样方数 1 3 4 1 3 4 w1=2/8=0.25w2=2/5=0.4w3
9、=4/10=0.4w4=1/5=0.2x=(0.25+0.4+0.4+0.2)/4=0.3125 方差估计)1()(22nnxwSi(有放回抽样，n为抽取的样方数)1()()(22nNnxwnNSi(无放回抽样,N为总样方数)讨论题 哪些情形的种群调查不宜采用选择性聚集抽样方法？当大部分样方中均有一到多个研究个体时不宜采用。第四节 顺序抽样(自学3min)Systematic sampling 问题：简述该类抽样的基本操作步骤？顺序抽样的优点？顺序抽样的缺点？常用的顺序抽样方法有哪些？知识要点 该方法简单且易于操作，应用较普遍。抽样时选好一定的间隔，等距离抽取一定数量的样本，计数样本内的个体数
10、。优点：简便，省时省工，样方在总体中分布均匀。缺点：选取的样本代表性较差，不同分布的种群宜采用不同的顺序抽样方法。如果选择的方法不适合，得到的平均值可信度不高。常用的顺序抽样方法有：五点取样：适宜随机分布种群 对角线取样：适宜随机分布种群 棋盘式取样：随机和核心分布 平行跳跃式取样：核心分布 z字形取样：负二项分布 在统计上没有严格意义上的方差估计方法五点取样单对角线取样双对角线取样棋盘式取样Z字形取样平行跳跃式取样第五节 多重抽样Multistage sampling 在同一个取样单位(如样方)中进行多次亚取样Subsample。如，1000L水中浮游动物的数量，可随机抽取100个1ml水，
11、计数其中的浮游动物数量，从而估计1000L水中的数量。又如，调查枫树上蚜虫的数量，对选取的每株枫树(抽样单位)，随机抽取100张叶，计数其上的蚜虫数，从而估计每株树上的平均蚜虫量。多重抽样有多个水平，其两重抽样是基础。对抽样单位进行不同层次的划分，如林、树、枝、叶(四重)。问题？多重抽样与分层抽样有何不同？分层抽样是对研究区的分层，没有亚样方。多重抽样是对样方的分层，形成亚样方。参数估计方法 如选择n个样方，并在每一个样方中选取m个亚样方(称为元素)进行调查。第i个样方中所含生物个体的平均数为：mxxmjiji1所有样方中的平均个体数为：nxxnii1亚样方基本样方1基本样方2基本样方3基本样方4亚样方146332739亚样方230211431亚样方342566545平均39.3336.6735.3338.33mn多重抽样数的确定方法 抽取的基本样方数？亚样方数？每个样方中理想的抽样元素数亚样方数)m：222USSm 基本样方内抽样元素的方差基本样方间的方差组成1)(1221nxxSnii基本样方的方差：nimjiijmnxxS11222)1()(基本样方内抽样元素的方差：)/(22212MSSSU基本样方间方差的组成：M为每个基本样方中的亚样方单位个数讨论题 对紫金山针叶松种群数量进行估计，你认为可采取何种抽样方法？(针叶松在较高海拔区域分布多，但适生性也较广)
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